JPH0513097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は透明導電膜の形成方法、特にガラス基
板上に透明導電膜を形成する改良された方法に関
する。

［背景技術］ 従来より、可視光に対して透明でかつ導電性を
有する透明導電膜が周知であり、該透明導電膜
は、透明電極として例えば液晶表示器、エレクト
ロクロミツク表示器、エレクトロルミネツセンス
表示器等に幅広く用いられ、これ以外にも熱線遮
蔽膜、電磁遮蔽膜及びその他の用途に幅広く用い
られている。

このような透明導電膜の形成にあたつては、従
来より真空蒸着法、スパツタリング法、イオンプ
レーテイング法、ケミカルベーパーデイポジシヨ
ン（CVD）法、スプレー法、浸積法が周知であ
り、特に今日、スプレー法、浸積法等が幅広く用
いられている。

このスプレー法によれば、高温度に加熱したガ
ラス基板に、例えば四塩化すずの水溶液を微粒子
化して吹付けることにより、ガラス基板上に透明
導電膜を形成することができる。従つて、この方
法によれば、透明導電膜の形成に真空を必要とせ
ずしかも簡単な装置で製膜を行うことが可能とな
り、大面積の透明導電膜を形成する場合に極めて
便利である。

しかし、このスプレー法は、キヤリアガスを用
いて四塩化すず水溶液の微粒子をガラス基板表面
に付着させており、このためキヤリアガスの気流
に乱れが生ずるとガラス基板上への微粒子の付着
が不均一となり、この結果光学特性、電気特性に
優れ膜厚の均一な透明導電膜を形成することがで
きないという欠点があつた。更に前述したように
キヤリアガスの気流に乱れが生ずると、該キヤリ
アガスにより搬送される微粒子の一部がガラス基
板に付着することなく周囲に散乱してしまうた
め、微粒子の付着効率が低く、微粒子材料の有効
利用を図ることができないという欠点があつた。

更に、このような従来のスプレー法によればガ
ラス基板上に微粒子を付着させ透明導電膜を形成
する途中において、ガラス基板中に含まれるアル
カリイオンが透明導電膜中に多量に拡散侵入し透
明導電膜の透明度、導電性の低下を引起こすとい
う欠点があつた。

また、前記浸積法によれば、ガラス基板を例え
ば有機インジウム化合物溶液中に浸積した後これ
を一定速度で引上げ、高温熱処理することにより
ガラス基板上に透明導電膜が形成される。従つ
て、この浸漬法は、真空を必要としないことから
製膜装置を簡単なものとすることができ、大面積
の透明導電膜を形成する場合に好適である。

しかしこの反面、該浸積法はガラス基板上に光
学特性、電気特性の優れた均一な膜厚の透明導電
膜を形成することが難しく、しかもガラス基板の
全面に渡つて透明導電膜が形成されることから膜
材料の無駄が多く、更に、前記スプレー法に比べ
てその製膜に要する処理工程が多いという欠点が
あつた。

［発明の目的］ 本発明はこのような従来の課題に鑑み為された
ものであり、その目的は、ガラス基板上に均一の
膜厚を有し光学特性、電気特性に優れた透明導電
膜を効率良く形成することが可能な透明導電膜の
形成方法を提供することにある。

［発明の構成］ 前記目的を達成するため、本発明の方法は、ガ
ラス基板の前面に帯電用プラス電極を配置し、ガ
ラス基板の背面に静電力発生用マイナス電極を配
置し、透明導電膜材料を含む溶液を微粒子化した
後前記帯電用プラス電極によりこの微粒子を正電
位に帯電させ、帯電微粒子とガラス基板との間に
発生する静電力により帯電微粒子をガラス基板表
面に付着させ、ガラス基板表面に透明導電膜を形
成することを特徴とする。

［実施例］ 次に本発明に係る透明導電膜の形成方法の好適
な実施例を図面に基づき説明する。

透明導電膜形成装置 第１図には本発明の方法が適用される透明導電
膜形成装置の好適な実施例が示されており、実施
例の装置は、ガラス基板１０の表面に透明導電膜
材料を含む溶液１００を微粒子化して付着させる
ことにより、透明導電膜を形成するものである。

ここにおいて、実施例のガラス基板１０は、ソ
ーダライムを用いて形成されており、その表面を
外部に向けた状態で保温材１２により垂直に保持
されている。

実施例において、この保温材１２は、例えばア
スベスト等の断熱材料を用いて形成され、その内
部にはガラス基板１０をその背面側から加熱する
ヒータ１４が設けられている。

また、本実施例において、前記溶液１００とし
て、所定の金属化合物の溶液を用い、該溶液１０
０を微粒子化装置１６を用いて霧状の微粒子とし
ている。

本発明の特徴的事項は、このようにして形成さ
れた溶液１００の微粒子を正電位に帯電させ、該
帯電微粒子とガラス基板１０の表面との間に静電
力を発生させ、この静電力により帯電微粒子をガ
ラス基板表面に付着させガラス基板１０の表面に
透明導電膜を形成することにある。このようにす
ることにより、溶液１００の微粒子はガラス基板
１０との間に発生する静電力によりガラス基板１
０の表面に均一に付着し、均一な膜厚でかつ光学
特性、電気特性に優れた透明導電膜を形成するこ
とが可能となる。

このため、本発明においては、ガラス基板１０
の前面に帯電用プラス電極１８を配置し、ガラス
基板１０の背面側に静電力発生用マイナス電極２
０を配置し、微粒子化装置１６により形成された
溶液１００の微粒子をプラス電極１８を用いて正
電位に帯電させ、この帯電微粒子とガラス基板１
０の表面との間に静電力を発生させている。

実施例において、前記プラス電極１８は、ガラ
ス基板１０の表面中央部に向けて先端が対向配置
された針状電極として形成され、前記マイナス電
極２０はガラス基板１０の背面全域と当設するよ
うAg又はグラフアイト膜等を用いて平板状に形
成されている。そして、プラス電極１８には直流
電源２２のプラス側がアースラインを介して接続
され、マイナス電極には直流電源２２のマイナス
側が接続されている。

実施例の微粒子化装置１６は、内部に溶液１０
０が収納され噴出口２４が帯電用プラス電極１８
を介してガラス基板１０の表面に対向配置された
噴霧器２６と、内部にキヤリアガスとして例えば
窒素ガスが封入されたガスボンベ２８と、を含
み、ガスボンベ２８内に封入されたキヤリアガス
は流量計３０、バルブ３２、ノズル噴出口３４を
介して噴霧器２６内に噴出される。

このようにしてノズル３４の先端からキヤリア
ガスが噴出されると、このキヤリアガスの噴出に
より噴霧器２６内に収納された溶液１００が微粒
子化し、電極１８によりプラス電位に帯電され、
ガラス基板１０に向け噴出されることになる。

透明導電膜の形成方法 本実施例の装置は以上の構成から成り、次に実
施例の装置を用いて行なわれる透明導電膜の形成
方法を、噴霧器２６の噴出口２４とガラス基板１
０の表面との距離を10cmに設定した場合を例に取
り説明する。

実施例においては、まず透明導電膜材料を含む
溶液１００として、酢酸ｎ―ブチル10c.c.に塩酸１
c.c.を加えた溶液に三塩化インジウムを10g、四塩
化すずを2g溶かした溶液を形成し、該溶液１０
０を噴霧器２６内に収納する。これに並行して、
ヒータ１４によりガラス基板１０を約400℃に加
熱しておき、後述する透明導電膜の形成が容易な
状態とする。

そして、直流電源２２によりマイナス電極２０
にマイナス15kVの電圧を印加すると、ガラス基
板１０内に含まれるアルカリイオンはプラスに帯
電しているためマイナス電極２０側、すなわちガ
ラス基板１０の背面側に引寄せられ、ガラス基板
１０の表面側には例えば酸素イオン等のマイナス
イオンが多く存在するようになり、この結果、ガ
ラス基板１０の表面側はマイナス電位に帯電しプ
ラス電極１８との間に不平等電界が形成され、プ
ラス電極１８の周囲にはコロナ放電が発生する。

この状態において、バルブ３２を操作しガスボ
ンベ２８から１気圧のキヤリアガスを３／分で
噴霧器２６に送り込むと、噴霧器２６内に収納さ
れた溶液１００はその粘性係数が数cmポアズと小
さいことから容易に霧化し、平均粒径が数μmの
微粒子となつて噴出口２４からガラス基板１０の
表面に向け噴出される。

この際、前述したように、プラス電極１８の周
囲にはコロナ放電が発生しているため、噴霧器２
６の噴出口２４を介して噴出される微粒子はこの
コロナ放電により正電位に帯電される。そして、
該帯電微粒子は、表面がマイナス電位に帯電した
ガラス基板１０に向け静電力をもつて吸引され、
ガラス基板１０の表面に付着し透明導電膜を形成
していく。

このように、本発明によれば、帯電した微粒子
のプラス電位とガラス基板１０の表面のマイナス
電位との間に発生する静電力により微粒子をガラ
ス基板１０の表面に付着させるため、ガラス基板
１０の表面微粒子を高密度でかつ気流の乱れ等の
影響を受けることなく付着させることができ、こ
の結果ガラス基板１０上に均一な膜厚の透明導電
膜を形成することが可能となる。

更に、本発明によれば、この透明導電膜の形成
時に、ガラス基板１０中に含まれるアルカリイオ
ンはマイナス電極２０により基板の背面側に引寄
せられているため、ガラス基板１０上に形成され
る透明導電膜へのアルカリイオンの拡散侵入を有
効に防止することが可能となる。

このように、本発明によれば、ガラス基板１０
上に均一な膜厚でかつアルカリイオンの拡散侵入
がない透明導電膜を形成することが可能となり、
この結果、透明導電膜の内部及びその表面での光
の吸収、散乱等の発生を有効に防止し高い光透過
率を発揮することが可能となり、しかも透明導電
膜中における微視的な隙間あるいは空間が減少
し、拡散侵入するアルカリイオンによる電子のト
ラツプもなくなり透明導電膜自体の比抵抗を大幅
に低減させることが可能となる。

更に、本発明によれば、基板１０上への透明導
電膜の形成を静電力を用いて行つているため、微
粒子のガラス基板１０表面への付着効率が著しく
向上し、この結果透明導電膜の製膜速度が飛躍的
に増大し工業生産性の向上を図ることが可能とな
る。

また、本実施例においては、使用する溶液１０
０の粘性係数が比較的小さいことから、キヤリア
ガスの噴出によつて形成される微粒子の微径も小
さく、この結果電極１８，２０間に印加する電圧
を約15KV程度の低い値に設定しても十分に透明
導電膜を形成することが可能であり、この結果、
装置全体を低コストのものとすることが可能とな
る。

透明導電膜の特性比較 次に、本発明の方法により形成された透明導電
膜の特性と従来の方法により形成された透明導電
膜の特性とを比較して説明する。

第２図には、本発明の方法に係る透明導電膜と
従来法による透明導電膜との可視光透過率が示さ
れており、従来の透明導電膜の可視光透過率２０
０は同図からも明らかなように平均で約70％であ
るのに対し、本発明に係る透明導電膜はその可視
光透過率３００は平均で約85％程度まで向上して
いることが理解される。

同様に、本発明と従来の透明導電膜の比抵抗を
比較すると、従来の透明導電膜はその比抵抗が約
10^-3Ωcmであるのに対し、本発明に係る透明導電
膜はその比抵抗が４×10^-4Ωcmと大幅に小さく形
成され、その電気特性が向上していることが理解
される。

また、ガラス基板１０上への微粒子の付着効率
を比較すると、従来方法によれば、その付着効率
は約30％程度であつたのに対し、本発明によれば
その付着効率は80％程度まで飛躍的に増大し、こ
の結果その製膜速度も従来の500Å／分に対し
2000Å／分まで向上することが可能となる。

このように、本発明によれば、従来の透明導電
膜に比し均一な膜厚で光学特性、電気特性に優れ
た透明導電膜を形成することができ、しかもその
形成に際し、微粒子の付着効率も大幅に改善する
ことが可能となる。

他の実施例 なお、前記実施例においては、プラス電極１８
をアース電位とし、マイナス電極２２に−15KV
の電圧を印加したが、本発明はこれに限らず、例
えばプラス電極に＋15KVの電圧を印加し、マイ
ナス電極２０をアース電位とすることも可能であ
り、また、プラス電極及びマイナス電極をそれぞ
れアースすることなく両者の間に15KVの直流電
圧をそのまま印加しても同様の効果を発揮するこ
とが可能となる。

また、前記実施例においては、噴霧器２６内に
収納された溶液１００としてその溶媒に酢酸ｎ―
ブチルを使用し、またガスボンベ２８内に封入さ
れたキヤリアガスとして窒素ガスを用い、いわゆ
る還元雰囲気中で透明導電膜を製膜する場合を例
にとり説明したが、本発明はこれに限らず、他の
溶液も用いることができ、例えば溶液１００の溶
媒として例えば水を用い、キヤリアガスとして例
えば空気を用い、酸化雰囲気中で透明導電膜を形
成し、その後還元熱処理を施しても、前記実施例
の場合と同様の効果を得ることが可能となる。

また、前記実施例において、微粒子化装置１６
はキヤリアガスを用いているためガラス基板１０
上への帯電微粒子の付着は、前述した静電力とキ
ヤリアガスとがお互いに作用し合い行なわれてい
たが、本発明はこれに限らず、この微粒子化装置
１６として噴霧器２６、キヤリアガス２８の代り
に超音波振動子を用い該振子の振動により溶液１
００を霧状の微粒子とすることも可能であり、こ
のようにすることにより、キヤリアガスを使用す
る場合に比し付着効率が向上し、ガスボンベ２
８、流量計３０、バルブ３２等が不要となり装置
全体を極めて簡単なものとすることが可能とな
る。

また、前記実施例においては、ガラス基板１０
を垂直に設置し、帯電微粒子を水平方向から付着
させてくる。このため、ヒータ１４によつて加熱
されたガラス基板１０の表面において自然対流が
発生し、基板１０が冷却されまたこの自然対流に
より微粒子の一部が運び去られ付着効率が低下す
るという問題がある。このため、本発明において
は、ガラス基板１０をその表面が下向きになるよ
うに水平に設置し、ガラス基板１０の下側から帯
電微粒子を付着させることにより、基板１０の表
面での自然対流の発生を有効に防止し微粒子の付
着効率を更に向上させることが可能となる。

なお、前記実施例においては、電極１８，２０
間に15KVの電圧を印加する場合を例にとり説明
したが、本発明はこれに限らず、ガラス基板１０
とプラス電極１８間の距離及びその他の条件によ
り印加電圧を任意の値に設定することが可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ガラス
基板の表面に均一な膜厚で光学特性、電気特性に
優れた透明導電膜を形成することができ、しかも
この透明導電膜を形成するに際し微粒子の付着効
率を高めその膜材料を有効に用いることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を適用する装置の好
適な実施例を示す説明図、第２図は本発明の方法
と従来方法により形成さ透明導電膜の特性図であ
る。 １０…ガラス基板、１８…帯電用プラス電極、
２０…静電力発生用マイナス電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス基板の前面に帯電用プラス電極を配置
   し、ガラス基板の背面に静電力発生用マイナス電
   極を配置し、 透明導電膜材料を含む溶液を微粒子化した後、
   前記帯電用プラス電極によりこの微粒子を正電位
   に帯電させ、帯電微粒子とガラス基板との間に発
   生する静電力により帯電微粒子をガラス基板表面
   に付着させ、ガラス基板表面に透明導電膜を形成
   することを特徴とする透明導電膜の形成方法。 ２ 特許請求の範囲１記載の方法において静電力
   発生用マイナス電極はガラス基板の背面全域に当
   設配置されガラス基板表面と帯電用プラス電極と
   の間に電界を形成することを特徴とする透明導電
   膜の形成方法。 ３ 特許請求の範囲１、２のいずれかに記載の方
   法において、透明導電膜材料を含む溶液をガラス
   基板に向け所定のキヤリアガスを用いて微粒子状
   に噴出させ、該噴出経路に帯電用プラス電極を配
   置し、この微粒子を帯電させることを特徴とする
   透明導電膜の形成方法。 ４ 特許請求の範囲１、２のいずれかに記載の方
   法において、透明導電膜材料を含む溶液を超音波
   振動子を用いて微粒子化し、該微粒子を帯電用プ
   ラス電極を用いて帯電させ、ガラス基板表面に付
   着させることを特徴とする透明導電膜の形成方
   法。 ６ 特許請求の範囲１〜４のいずれかに記載の方
   法において、ガラス基板を表面が下向きになるよ
   うに水平に設置し、基板下方側から帯電微粒子を
   付着させることを特徴とする透明導電膜の形成方
   法。