CN107077910A - 透明导体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的透明导体的制造方法包括:步骤a),在基材上制造由透明高分子层和导电性网状物依次层叠的层叠体;以及步骤b),通过向所述层叠体施加能量来使所述导电性网状物向透明高分子层下沉。

Description

透明导体及其制造方法
技术领域
本发明涉及透明导体及其制造方法,详细地,涉及在绝缘基材与导电膜之间具有显著高的粘结力,并且不仅具有均匀且低的面电阻,还具有高透光率的透明导体及其制造方法。
背景技术
透明导体表示涂敷于高透光率的绝缘基材上的薄导电膜。透明导体具有适当的光学透明性以及表面电导率(surface conductivity)。在平板液晶显示器(flat liquidcrystal displays)、触控面板(touch panel)、电致发光器件(electroluminescentdevices)及太阳能电池(photovoltaic cells)等同时要求透明性和导电性的领域中,具有表面电导率的透明导体作为透明电极来被广泛使用,并且也作为防静电层(anti-staticlayers)或电磁波屏蔽层(electromagnetic wave shielding layers)来被广泛使用。
氧化铟锡(indium tin oxide;ITO)等金属氧化物虽然具有优秀的光学透明性及导电性,但容易被物理冲击所受损,因而存在不可避免地发生物理变形的缺点,并且不仅在制造时消耗高费用,还存在要求高温工序的局限性。
在导电性聚合物的情况下,不仅存在其电特性及光学特性下降的问题,还存在化学性及长期稳定性下降的问题。
由此,对具有优秀的电特性及光学特性,可长期稳定地维持其物性,并且可以物理变形的透明导体的需求持续增加。
根据这种需求,如韩国公开专利第2013-0135186号,具有在绝缘基材上,银纳米金属线等导电纳米金属线的网状物包含于有机基质的结构的透明导体得到了开发。
但是,虽然这种透明导体可进行物理弯曲,但由于与绝缘基板之间的附着力脆弱,因而其耐久性存在问题,并且存在表面电特性不均匀的局限性。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于,提供如下的透明导体及其制造方法,即,使基板与导电膜之间具有显著高的粘结力,从而可在长期且反复地进行物理变形的情况下,维持稳定的电特性,可在大面积的情况下,也具有均匀且低的面电阻,并且可具有优秀的透明度。
技术方案
本发明的透明导体的制造方法包括:步骤a),在基材上制造由透明高分子层和导电性网状物依次层叠的层叠体;以及步骤b),通过向上述层叠体施加能量来使上述导电性网状物向透明高分子层(sink)下沉。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,被施加的能量可以为热能、光能或热能及光能。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,上述步骤b)可包括通过施加能量来以玻璃转化温度以上的温度对上述层叠体的透明高分子层的透明高分子进行加热,从而使上述导电性网状物向透明高分子层下沉的步骤。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,被施加的能量至少可包括热能。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,在步骤b)中所施加的能量至少可包括热能,步骤b)可包括以透明高分子的玻璃转化温度(Tg;glasstemperature)以上的温度对层叠体的透明高分子层进行加热的步骤。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,在步骤b)中所施加的能量至少可包括光能,在步骤b)中,可照射红外线(IR)、紫外线(UV)、可见光、微波或它们的组合的光。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,导电性网状物可以为选自导电纳米金属线、导电纳米管及导电纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,导电性网状物可以为选自银纳米金属线、银纳米带、碳纳米管、碳纳米金属线及碳纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,导电性网状物可以为由上述纳米单体相互物理粘结的多孔性结构体或由上述纳米单体相接触或缠绕而成的多孔性结构体。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,透明高分子层的透明高分子的玻璃转化温度可以为80℃至140℃。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,透明高分子层的透明高分子可以为选自聚酯(polyester)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、丙烯酸脂(acrylate,AC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene)、三醋酸(triacetate,TAC)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidenechloride)、聚乙烯(polyethylene)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylenevinylacetatecopolymer)、聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral)、金属离子交联型乙烯-甲基丙烯酸共聚物(metal ion-crosslinked ethylene-methacrylic acid copolymer)、聚亚安酯(polyurethane)、赛璐酚(cellophane)及聚烯烃(polyolefin)中的一种或2种以上的混合物。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,步骤a)可包括:步骤al),将含有透明高分子或透明高分子的聚合单体的第一溶液涂敷于基材上来形成涂敷膜;以及步骤a2),对上述涂敷膜实施干燥。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,还可在执行上述步骤a2)之后或在执行步骤a2)的同时执行对上述涂敷膜的透明高分子或透明高分子的聚合单体进行聚合的步骤。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,透明高分子层可以被图案化或未被图案化。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,步骤a)可包括步骤a3),在上述步骤a3)中,在形成有上述透明高分子层的基材的上述透明高分子层表面涂敷选自导电纳米金属线、导电纳米管及导电纳米带中的一种或2种以上的纳米单体分散于分散溶剂的分散液。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,在步骤a3)之后还可包括通过向涂敷有分散液的涂敷膜照射包含红外线的光来实施干燥的步骤。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,分散液还可含有有机粘结剂。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,有机粘结剂可以为分子量(重均分子量,Mw)为5×l05以下的天然聚合物或合成聚合物。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,有机粘结剂可选自由多糖类、多糖类衍生物、聚乙二醇(PEG);聚乙烯吡咯烷酮(PVP);以及聚乙烯醇(PVA)组成的组中的一种或2种以上,多糖类可包含糖原、直链淀粉、支链淀粉、胼胝质、琼脂、褐藻酸、藻酸盐、果胶、卡拉胶、纤维素、几丁质、甲壳质、凝结多糖、葡聚糖、果糖(fructane)、胶原蛋白、结兰胶(gellangum)、阿拉伯树胶、淀粉、黄原胶、黄蓍胶(gum tragacanth)、刺梧桐胶(carayan)、卡拉胶(carabean),葡甘聚糖或它们的组合,多糖类衍生物可包含纤维素酯或纤维素醚。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,导电性网状物的导电物质可具有表面等离子体激元或包括光催化剂功能在内的光学活性。
本发明一实施例的透明导体的制造方法可包括:第一光照射步骤,向涂敷于上述透明高分子层表面的纳米单体照射包含第一紫外线的第一光;以及第二光照射步骤,向被照射第一紫外线的纳米单体照射包含脉冲式第一白光的第二光。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,第二光还可包含第二紫外线、第二红外线或第二紫外线及第二红外线。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,第一光还可包含脉冲式第二白光。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,可在第二光照射步骤中执行上述步骤b)。即,可通过第二光照射步骤来使导电性网状物向透明高分子层下沉。
在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,第一白光及第二白光分别可包含在上述纳米单体的紫外线-可见光分光光谱中相当于纳米单体的吸光峰值的波长的光。
本发明可包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明一实施例的透明导体可包括:基材;以及位于上述基材上的复合层,上述复合层可包括:玻璃转化温度(Tg;glass temperature)为80℃以上的透明高分子层;以及包含于上述透明高分子层的导电性网状物,上述导电性网状物可包括选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物,以上述复合层的总厚度为基准,相对于从作为与上述复合层的基材相接触的面的下部面至达到5%厚度的下部区域中的上述纳米单体密度,从作为复合层的下部面的相向面的表面至达到5%厚度的上部区域中的上述纳米单体的密度可相对大。
本发明一实施例的透明导体可包括:基材;以及位于上述基材上的复合层,上述复合层可包括:玻璃转化温度(Tg;glass temperature)为80℃以上的透明高分子层;以及一部分包含于上述透明高分子层的导电性网状物,导电性网状物可以为选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
本发明一实施例的透明导体可包括由导电性网状物向形成在基材上的透明高分子层下沉来形成的复合层,导电性网状物可以为选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
在本发明一实施例的透明导体中,透明导体的透光率可以为90%以上,雾度(haze)可以为1.5%以下。
在本发明一实施例的透明导体中,至少以20mm×20mm的面积为基准,由以下关系式1规定的透明导体的面电阻均匀度为90%以上:
关系式1
面电阻均匀度(%)=[1-(面电阻标准偏差)/平均面电阻)]×100。
在本发明一实施例的透明导体中,当以1cm的曲率半径进行1000次弯曲测试时,由以下关系式2规定的透明导体的面电阻增加率可以为1.4以下:
关系式2
面电阻增加率=弯曲测试之后的面电阻/弯曲测试之前的面电阻。
在本发明一实施例的透明导体中,透明导体的平均面电阻可以为100ohm/sq以下。
在本发明一实施例的透明导体中,导电性网状物可以为由上述纳米单体相互物理粘结的多孔性结构体或由上述纳米单体相接触或缠绕而成的多孔性结构体。
有益效果
本发明的透明导电体具有如下优点:与基材之间的粘结力极为优秀,在大面积的情况下也具有均匀且优秀的表面导电率,并且具有极为高的透光率以及低雾度特性。
并且,本发明的透明导电体具有如下优点:可通过极为容易且简单的工序来进行图案化,进而,由于被图案化的表面(透明导电体的多个侧面)呈明确规定的平面形状,从而可形成超精细图案以及精密的图案。
本发明的透明导体的制造方法具有如下优点:可通过非常简单的方法来大量生产出具有上述优秀特性的透明导体,尤其,可在不使对热非常脆弱的聚合物基板受损的情况下,在常温大气条件下在极为短的时间内制造出具有优秀的透明度及低面电阻的透明导体,因而容易适用于卷对卷工序,从而可以大量生产出柔性透明电极。
附图说明
图1为对在本发明的实施例2中制造出的透明导体的表面进行观察的扫描电子显微镜照片。
图2为对在本发明的实施例2中制造出的透明导体的表面进行观察的另一扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下,对本发明的透明导体及其制造方法进行详细的说明。在此情况下,若不存在其他定义,则所使用的技术术语及科学术语均具有本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义,在以下的说明及附图中,将省略对有可能不必要地混淆本发明主旨的公知功能及结构的说明。
为了制造基于导电纳米金属线网状物的透明导体,通常会使用如下方法,即,在绝缘基材涂敷分散有银纳米金属线的液体之后进行干燥来形成银纳米金属线网状物,之后将追加的高分子粘结剂物质外敷(overcoating)于银纳米金属线网状物的上部来制造透明导体。
但是,上述方法存在如下缺点,即,随着绝缘性高分子粘结剂物质被外敷,不仅使透明导体的表面电导率下降,还使表面电导率根据位置产生变化等造成面电阻的均匀度下降的缺点。与这种电特性的下降一同被指出的更大问题在于,作为被绝缘基材和高分子粘结剂物质所覆盖的银纳米金属线网状物的复合层之间的粘结力下降,不易于反复的物理变形。
为了解决上述以往的透明导体所具有的诸多问题,本申请人经过长期研究后发现了如下现象,即,在基材上首先形成透明高分子层之后,通过施加能量来使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉,在通过这种方法来制造透明导体的情况下,基材与包含于透明高分子的导电性网状物之间可具有得到显著提高的粘结力,透明导体在大面积下也可具有均匀的面电阻,并可具有非常优秀的表面导电性。并且,在通过软化透明高分子层来使导电性网状物下沉,从而制造透明高分子和导电性网状物的复合层的情况下,可具有仅次于通过外敷制造的复合层的表面的非常光滑的表面,从而还可体现高透光率及低雾度特性。
并且,除了热能之外,也可借助光能来形成物理上一体的导电性网状物,并可使以物理的方式形成一体的导电性网状物向透明高分子层下沉,从而可在短时间内以大面积进行大量生产,并可通过连续工序制造出透明导体,由此可以视为商业方面的使用价值非常大。进而,提供当利用光能来制造透明电极时,可在大面积中体现均匀且优秀的电特性的被视为技术难题的方法。
本发明的透明导体的制造方法包括:步骤a),在基材上制造由透明高分子层和导电性网状物依次层叠的层叠体;以及步骤b),通过向层叠体施加能量来使导电性网状物向透明高分子层下沉。
即,在本发明的透明导体的制造方法中,在以与透明高分子层相接触的方式在形成有透明高分子层的基材的透明高分子层上部形成导电性网状物之后,通过施加能量来至少使与导电性网状物相接触的透明高分子层区域得到软化,从而使导电性网状物向透明高分子层下沉,可通过上述方法来制造透明导体。
如上所述,可通过施加能量来使整个透明高分子层得到软化,或者,与此相反,可使透明高分子层中与导电性网状物相接触的区域的一部分得到软化。在此情况下,透明高分子的“软化”可以表示通过被施加的能量来使形成透明高分子层的透明高分子物质以玻璃转化温度以上的温度及小于熔融温度的温度得到加热的状态。
像以往,在基材上首先形成导电性网状物之后外敷作为粘结剂的透明高分子的情况下,会使与基材之间的粘结力、电均匀性及表面导电率下降。详细地,通过在导电性网状物上部外敷透明高分子来使形成多个导电性网状物的多个导电纳米单体受到推向基材侧的推力。并且,根据以一个纳米单体为基准来相接触或位于上下部的其他纳米单体的存在或位置等,借助通过外敷施加的推力来移动的移动程度也相互发生改变。并且,在完成外敷(完成透明高分子的涂敷及固化)之后,形成多个纳米单体均埋在透明高分子中的状态。并且,随着用作粘结剂的透明高分子被外敷,透明高分子只能处于通过基材与导电性网状物之间的空心空间部分与基材相粘结的状态。
但是,如上所述,在本发明一实施例的透明导体的制造方法中,在基材上首先形成透明高分子层之后,通过施加能量来使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉,从而实际上使与基材之间的粘结力毫无受损,由此可制造出既具有均匀的电特性,又具有优秀的表面导电率的透明导体。进而,通过施加能量来软化透明高分子层,从而使导电性网状物下沉,随着上述方法来制造透明导体,使透明导体表面(透明高分子的表面)的光滑程度仅次于利用外敷来制造的表面,从而可显著防止因微细表面凹凸而引起的透光率下降和雾度特性劣化。
基材
在本发明的一实施例中,基材表示绝缘基材,上述基材可执行载体的功能。可以考虑透明导体的用途来适当地选择基材。在光学方面,基材可以为透明或不透明的基材。在物性方面,基材可以为刚性(rigid)或柔性(flexible)基材。可根据透明导体的用途来适当地选择基材,作为基材的一例,可例举玻璃、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯等刚性基材。作为基材的一例,可例举聚酯萘二甲酸及聚碳酸酯等聚酯类基材;线性、枝状(brancned)及环形聚烯烃等聚烯烃类基材;聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚苯乙烯及聚丙烯酰胺等聚乙烯醇类基材;三醋酸纤维素(cellulose triacetate)醋酸纤维素(celluloseacetate)等纤维素酯碱基材;聚醚砜等聚砜基材;聚酰亚胺基材;或硅基材等柔性基材。但是,本发明并不局限于上述基材。基材可以呈薄膜、膜等形状,基材也可具有适合用于透明导体的适当的形状。
透明高分子层
在本发明的一实施例中,透明高分子层的透明高分子可以为由相同的重复单元相聚合的聚合体。在此情况下,由相同的重复单元相聚合的聚合体可包含聚合度互不相同的2种以上的聚合体。或者,与此独立地,透明高分子层可含有由互不相同的重复单元聚合的一种或2种以上的聚合体。或者,与此独立地,透明高分子层的透明高分子可包含聚合度和/或重复单元互不相同的2种以上的聚合体。
在本发明的一实施例中,透明高分子层的透明高分子的玻璃转化温度Tg为80℃至140℃,具体地,可以为100℃至140℃,更加具体地,可以为110℃至130℃。这种温度为可在透明高分子层上稳定且再现性地形成导电性网状物的温度,之后,上述温度范围为可以防止基材等其他多个结构要素被为了使导电性网状物向透明高分子层下沉而施加于透明高分子的能量所受损的范围。并且,这种透明高分子的玻璃转化温度为在使用制成的透明导体时可保证热稳定性的温度。
在本发明的一实施例中,可通过施加能量来对透明高分子层的透明高分子进行加热,能够以透明高分子的玻璃转化温度Tg以上的温度以及小于透明高分子的熔融温度Tm的温度来进行加热,从而使透明高分子得到软化,由此使导电性网状物向被软化的透明高分子下沉。
为了具有柔性或卷对卷等商业性工序,可将柔性聚合物用作基材。在此情况下,透明高分子以玻璃转化温度Tg以上且避免作为基材的柔性聚合物因加热而受损的温度来得到加热。作为具体的一例,通过施加能量,能够以玻璃转化温度Tg的1至1.2倍的温度对透明高分子层的透明高分子进行加热。玻璃转化温度Tg为80℃至140℃,具体为100℃至140℃,更加具体为110℃至130℃。在以玻璃转化温度Tg的1至1.2倍的温度进行加热的情况下,也可在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板等耐热特性显著下降的基材上稳定地制造透明导体。进而,即使透明高分子层为了制造出形成微细图案化的透明导体而被微细图案化,以玻璃转化温度Tg的1至1.2倍的温度进行加热的结构也可在使导电性网状物下沉的同时维持图案化形状。
在本发明的一实施例中,透明高分子层的透明高分子可具有单一的玻璃转化温度或2种以上的玻璃转化温度(Tg;glass temperature)。作为具体的一例,透明高分子可具有一种、2种、3种或4种玻璃转化温度。
在本发明一实施例的透明导体中,在透明高分子具有2种以上玻璃转化温度的情况下,在透明高分子的2种以上玻璃转化温度中,最低的玻璃转化温度为80℃至140℃,具体地,可以为100℃至140℃,更加具体地,可以为110℃至130℃。
在透明高分子具有2种以上玻璃转化温度的情况下,可通过施加能量来以最低玻璃转化温度以上至低于最高玻璃转化温度的温度来对透明高分子层的透明高分子进行加热,从而使透明高分子层的透明高分子得到软化,并可使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉。
在此情况下,透明高分子的最高玻璃转化温度(2种以上玻璃转化温度中的最高玻璃转化温度)与最低玻璃转化温度之间的温度差可以为5℃至100℃,具体地,可以为5℃至50℃,更加具体地,可以为5℃至20℃。上述最低玻璃转化温度以及最高玻璃转化温度与最低玻璃转化温度之间的温度差范围为既可使导电性网状物稳定地下沉,又可防止聚对苯二甲酸乙二醇酯基板等耐热特性下降的基材受损的范围,如上所述,在透明高分子层被图案化的情况下,上述温度差范围为可稳定地维持形状的范围。
在本发明的一实施例中,透明高分子层的透明高分子可满足以下关系式1:
关系式1
TS(%)≤0.1。
在关系式1中,TS为作为膜形态透明高分子(透明高分子层的透明高分子)的透明高分子膜在玻璃转化温度下的热收缩率。具体地,TS为以长度×宽度×厚度为100mm×100mm×0.188mm的膜形态透明高分子的透明高分子膜为基准,在透明高分子的玻璃转化温度(℃,在具有2种以上玻璃转化温度时的最低玻璃转化温度)下的热收缩率。在此情况下,透明高分子膜的长度、宽度或厚度方向的热收缩率可满足关系式1,优选地,长度、宽度及厚度方向的热收缩率均可满足关系式1。由于越不产生热收缩率,则更为优选,因而关系式1的下限可以为0,实际上,可以为0.01。
在本发明的一实施例中,透明高分子层在0.5μm的厚度下以透明高分子的玻璃转化温度(℃,在具有2种以上玻璃转化温度时的最低玻璃转化温度)得到加热之前与加热之后的黄变ΔYI可以为0.5以下。
在基材上首先形成透明高分子层之后,以玻璃转化温度以上的温度对透明高分子进行加热,从而使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉,在上述方法中,优选使用透明高分子层的透明高分子尽可能不因加热及冷却而发生收缩率且也尽可能不发生黄变的物质。但是,在因施加光能而同时进行光烧结及导电性网状物的下沉的后述的情况下,透明高分子层的一部分(与层叠体的导电性网状物相接触的透明高分子区域)得到软化,并可使导电性网状物下沉。由此,在后述的施加光能的情况下,即使透明高分子层的透明高分子物质不满足上述热收缩率和/或黄变条件也无妨。
在本发明的一实施例中,在由与导电性网状物相同的物质形成的导电薄膜上,透明高分子层的透明高分子的接触角可以为90度以下。在仅借助重力来使由极细或极薄的纳米单体形成的导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉的情况下,这种接触角特性更为有效。其原因在于,在未额外施加外部力量而仅借助施加于导电性网状物的重力来使导电性网状物向以玻璃转化温度以上的温度来加热的透明高分子下沉的情况下,纳米单体越小,则接触角特性越可能对下沉速度产生影响。具体地,在导电性网状物物质与透明高分子层的透明高分子物质具有90度以下接触角的情况下,即使导电性网状物由极为微细的纳米单体形成,也可借助重力来稳定、容易且再现性地向透明高分子层下沉。
在透明高分子层的透明高分子既具有光学透明性,又满足上述条件的情况下,可使用任意高分子。
作为实际物质的一例,透明高分子层的透明高分子可以为选自聚酯(polyester)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、丙烯酸脂(acrylate,AC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylemethacrylate,PMMA)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene)、三醋酸(triacetate,TAC)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚乙烯(polyethylene)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylenevinylacetate copolymer)、聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral)、金属离子交联型乙烯-甲基丙烯酸共聚物(metal ion-crosslinked ethylene-methacrylic acidcopolymer)、聚亚安酯(polyurethane)、赛璐酚(cellophane)及聚烯烃(polyolefin)中的一种或2种以上的混合物,但并不局限于此。作为更加具体的一例,透明高分子层的透明高分子可以为选自非离子型聚氨酯及丙烯中的一种或2种以上的物质。在此情况下,透明高分子的重均平均分子量可以为100至500000000,但并不局限于此。
在透明高分子的多种具体物质的例中,当然可利用物质的种类、聚合度及分子量分布互不相同的物质的混合比、官能团引入、添加剂等公知的多种方法来具有满足所提出的玻璃转化温度、热收缩率、黄变和/或接触角等的物性。
在本发明的一实施例中,可考虑透明导体的用途来适当地调节透明高分子层的厚度。作为一例,透明高分子层的厚度可以为50nm至10μm,具体地,可以为50nm至2000nm,但并不局限于此。
在本发明的一实施例中,透明高分子层可以为由单一的透明高分子物质形成的单膜或由互不相同的透明高分子以分别形成层的方式层叠的层叠膜。在层叠膜的情况下,在形成层叠膜的透明高分子中,具有更低玻璃转化温度的透明高分子膜(以下,称之为表面膜)能够以与导电性网状物相接触的方式设置。在层叠膜中,相对于整个层叠膜的厚度,通过调节表面膜的厚度来对导电性网状物所下沉的位置进行调节。即,当施加能量时,使表面膜相对于层叠膜的下部膜进一步得到软化,从而在层叠膜中,可使导电性网状物选择性地向表面膜区域下沉。但是,即使在透明高分子层为单膜的情况下,也可通过对所施加的能量、下沉时间、冷却等外部工序要素进行调节,来对导电性网状物向透明高分子层下沉的程度进行调节。
在本发明的一实施例中,步骤a)可包括:步骤al),将含有透明高分子或透明高分子的聚合单体的第一溶液涂敷于基材上来形成涂敷膜;以及步骤a2),对涂敷膜实施干燥。
在此情况下,还可在执行上述步骤a2)之后或在执行步骤a2)的同时执行对涂敷膜的透明高分子或透明高分子的聚合单体进行聚合的步骤。这种聚合步骤可在第一溶液含有聚合单体以及透明高分子为具有固化功能的固化性透明高分子的情况下进行。
如上所述,在第一溶液含有具有固化功能的透明高分子或聚合单体的情况下,可在基材的上部涂敷第一溶液以及经过干燥之后或在干燥步骤中进行固化。在此情况下,固化可包括光固化、热固化或化学固化。
但是,也可使用不具有固化功能的高分子,在不具有固化功能的高分子的情况下,可通过将第一溶液涂敷于基材上部以及经过干燥来形成透明高分子层。
在本发明的一实施例中,形成于基材上的透明高分子层可以为被图案化或未被图案化的高分子层。在此情况下,未被图案化表示有意未对透明高分子层的形态进行控制的情况。具体地,未被图案化可表示利用简单的膜来覆盖基材的规定面积的透明高分子层。被图案化表示以具有涂敷的形状不同的形状的方式有意进行形态控制的情况。考虑到透明导体的用途,可具有符合用途的图案,能够以格子形状、鱼骨形状、交错(interdigitate)形状、细线等多种形态来实施图案化,但本发明并不局限于透明高分子层的图案形状。
透明高分子层的图案化能够以如下方式进行,即,利用凹版印刷等能够以特定图案来涂敷的印刷方法来以形成图案化的状态涂敷第一溶液,并对涂敷膜进行简单的干燥或干燥以及固化,由此实现化。
在第一溶液含有具有固化功能的高分子或聚合单体的情况下,通过使第一溶液的涂敷膜按所设计的图案部分得到固化来形成透明高分子层的图案化。作为一例,如仅向所设计的区域透光的光学掩模以及利用光学掩模照射的光照射,可在使涂敷膜部分固化之后去除未被固化的物质,由此实现透明高分子层的图案化。
与此独立地,在经过对涂敷膜的简单干燥或在经过干燥及固化之后,可利用蚀刻掩模、干式蚀刻或湿式蚀刻来部分去除透明高分子物质,由此实现图案化。
相对于通过使导电性网状物向透明高分子层下沉来制造透明导体的本发明的技术特征,通过预先使透明高分子层实现图案化来制造出被图案化的透明导体的方法的特征具有可体现的优点。像以往,在基材上形成导电性网状物之后,通过外敷来制造透明导电膜的情况下,在进行外敷之后,以被图案化的状态对用于外敷的粘结剂聚合物进行固化并去除未被固化的部分,或者未进行图案化,而在对粘结剂聚合物均进行固化之后,通过蚀刻等方式部分去除粘结剂聚合物和导电性网状物,由此,可实现透明导电膜的图案化。
这种以往的图案化不仅使工序变得复杂及造成费用的增加,而且当进行图案化时,由于导电性网状物已经存在于粘结剂聚合物的内部,因而被图案化的透明导电膜的侧面极不均匀且粗糙,由此存在难以实现精密的图案化的问题。
但是,根据本发明的一实施例,在基材上首先形成透明高分子层之后,以玻璃转化温度(当具有2种以上玻璃转化温度时,选择最低玻璃转化温度以上的温度)来对透明高分子进行加热来使透明高分子得到软化,从而使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉,根据上述方法的特征,可首先对透明高分子层进行图案化。由此,经过图案化的透明导体的侧面可具有被明确规定的平面,也可以实现极为精密的图案化。
即,在使形成于基材的透明高分子层本身形成图案化之后,使导电性网状物向被图案化的透明高分子层下沉,从而具有可与导电性网状物无关地实现图案化的优点。
第一溶液的溶剂对透明高分子或透明高分子的聚合单体进行溶解,只要是在化学方面不与基材进行反应的溶剂,就不受限制。众所周知,可根据透明高分子或聚合单体物质,适当地选择用于溶解相应物质的溶剂。作为一例,溶剂可以为极性溶剂、非极性溶剂、极性非量子溶剂或极性量子溶剂,作为非限制性一例,可例举γ-丁内酯、甲酰胺、Ν,Ν-二甲基甲酰胺、二甲酰胺、乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、二甘醇、1-甲基-2-吡咯烷酮、Ν,Ν-二甲基甲酰胺、丙酮、α-松油醇、β-松油醇、二氢松油醇、2-乙二醇甲醚、乙酰丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、酮、甲基异丁基酮、戊烷、正己烷、环己醇、1,4-二氧六环、苯、甲苯、三乙胺、氯苯、乙胺、乙醚、氯仿、乙酸乙酯、乙酸、1,2-二氯苯、叔丁醇、2-丁醇、异丙醇及甲基乙基酮等,但并不局限于此。但是,在用于对相应的透明高分子或高分子的聚合单体进行溶解的多种溶剂中,为了在涂敷之后被更加快速地挥发及去除掉,更加优选使用沸点低的溶剂。
在此情况下,第一溶液还可包含交联剂、聚合引发剂、稳定剂、阻聚剂、表面活性剂、抗氧化剂等以及防黄变剂、防收缩剂等用于改善高分子物性的多种添加剂,还可包含用于调节第一溶液的粘度的粘度调节剂等在用于满足所要使用的涂敷方法中所要求的特性的多种添加剂。
第一溶液的涂敷可使用在半导体或显示器制造领域中,在通过涂敷及干燥液状来制造均匀厚度的膜的过程中所使用的任何方法。作为一例,可例举涂敷、喷射、印刷等多种方法,作为具体的一例,可例举旋涂(Spin coating)、棒涂布(Bar coating)、照相凹板式涂敷(Gravure coating)、刮涂(Blade coating)、辊涂布(Roll coating)或狭缝挤出涂布(slot die)等,但本发明并不局限于第一溶液的涂敷方法。
在本发明一实施例的制造方法中,在第一溶液的透明高分子具有固化功能的情况下,导电性网状物可形成为已经固化的透明高分子层的上部。即,在透明高分子不具有固化功能的情况下,在完成第一溶液的涂敷及干燥之后,可执行导电性网状物形成步骤。在第一溶液含有具有固化功能的透明高分子或聚合单体的情况下,在完成第一溶液的涂敷、干燥及固化之后,可执行导电性网状物形成步骤。由此,层叠体可包括通过干燥(在透明高分子不具有固化功能的情况下)或固化(在透明高分子具有固化功能的情况下)来形成于刚性(rigid)状态的透明高分子层上的导电性网状物。
导电性网状物
在本发明的一实施例中,导电性网状物可表示具有导电性的多个纳米单体之间至少通过物理接触来提供连续的电荷移动路径的结构。
纳米单体可选自导电纳米金属线、导电纳米管及导电纳米带中的一种或2种以上。
纳米单体可由单一物质或互不相同的2种以上的物质组成。即,纳米单体可以为具有纳米结构的导电性单一物质。或者,在由2种以上的物质组成的情况下,纳米单体可以为具有纳米结构的非导电物质被其他导电物质所涂敷的物质。作为纳米单体由2种以上的物质组成的具体的一例,可例举非导电芯、导电壳的芯-壳结构或由导电芯及导电壳形成的芯-壳结构。在此情况下,形成芯的物质可以为透光性物质。这种芯-壳结构可适合于要求极为高的透光率的情况。
只要具有导电性的物质,就可以用作纳米单体物质。作为一例,纳米单体物质可以为选自金属;通过掺杂或结合等方式具有导电性或者在物质本身特性上可以传递电子或空穴的半导体;导电性无机物;以及导电性有机物中的一种或2种以上的物质。
作为考虑到优秀的导电性以及防止透明度下降的纳米单体的例,可例举银纳米金属线、银纳米带、碳纳米管、碳纳米金属线、碳纳米带等,导电性网状物可以为选自银纳米金属线、银纳米带、碳纳米管、碳纳米金属线及碳纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。但是,本发明并不局限于纳米单体物质。
在本发明的一实施例中,导电性网状物可以为具有光学活性的导电纳米单体的网状物。具有光学活性的导电纳米单体可表示具有产生表面等离子体激元的导电纳米单体和/或具有光催化剂功能的导电纳米单体。如下所述,这种具有光学活性的导电纳米单体更加适合于通过光能来对导电性网状物进行物理一体化和使导电性网状物向透明高分子层下沉的情况。
如在表面等离子体激元光学领域中所公知,表面等离子体激元表示通过具有纳米尺寸的金属与光之间的相互作用,作为金属自由电子的集体移动的等离子体激元集中于金属单体的表面而形成的现象。作为产生表面等离子体激元的导电纳米单体,可使用可产生表面等离子体激元的任何公知金属的纳米金属线、纳米管及纳米带。作为具体的一例,具有表面等离子体激元的导电纳米单体可以为选自金、银、铜、锂、铝及它们的合金等中的一种或2种以上物质的纳米金属线、纳米管和/或纳米带,但本发明并不局限于此。
光催化剂功能表示通过接收光能来促进化学反应的能力,化学反应可以为有机物的分解反应,光催化剂功能可以为有机物的分解光催化剂功能。具有光催化剂功能的导电纳米单体可提供电子或空穴的移动路径,若使用借助光来促进化学反应的任何公知物质的纳米金属线也无妨。作为提供电子移动路径并具有光催化剂功能的导电纳米单体的具体的一例,可例举选自氧化钛、氧化锌及氧化锡中的一种以上的金属氧化物的纳米金属线、纳米管和/或纳米带,作为既是金属又具有光催化剂功能的导电纳米单体的具体的一例,可例举包含金、银、铂等的贵金属纳米金属线、贵金属纳米管和/或贵金属纳米带,但本发明并不局限于此。
并且,具有表面等离子体激元的导电纳米单体可以被理解为既具有表面等离子体激元又具有光催化剂功能,这符合具有表面等离子体激元的各向异性(anisotropic)结构的物质具有光催化剂功能的公知技术。
在本发明的一实施例中,只要满足所要求的特性,导电性网状物就还可以与纳米单体一同包含导电粒子或导电板等追加的导电要素。作为导电板的具体的一例,可例举石墨烯。
纳米单体的大小只要可满足用途所要求的电特性,且可稳定地形成网状物的程度即可。作为具体的一例,在导电纳米金属线或导电纳米管的情况下,纳米单体的纵横比可以为50至20000,作为更加实际的一例,平均直径可以为5nm至100nm,平均长度可以为5μm至100μm。
在本发明的一实施例中,导电性网状物可以为由纳米单体相互物理粘结的多孔性结构体或由纳米单体通过相互接触或缠绕而成的多孔性结构。即,导电性网状物可以为由纳米单体通过物理粘结来形成为一体的多孔网结构或由纳米单体通过相互接触或缠绕而成的纳米单体的网状物。
在此情况下,多孔网结构形成由多个纳米单体相接触或缠绕而成的网状物,多孔网结构可以表示经过相接触或缠绕的多个纳米单体通过相互粘结(或熔敷)来以物理的方式形成为一体的结构。并且,纳米单体的网状物可以表示由多个纳米单体有规律或无规律地相接触或缠绕来提供连续的电荷移动路径的结构。
在导电性网状物具有以物理的方式形成为一体的多孔性结构(多孔网结构)的情况下,通过在透明高分子层的上部设置已经形成一体化的导电性网状物来制造层叠体。与此独立地,在透明高分子层的上部涂敷分散有多个纳米单体的分散液之后进行干燥来形成由纳米单体相接触或缠绕而成的纳米单体的网状物,之后可对上述纳米单体的网状物实施一体化来使其向透明高分子层下沉。
在本发明的一实施例中,导电性网状物的每单位面积质量可以为0.0001g/cm2至0.01g/cm2,具体地,可以为0.0001g/cm2至0.001g/cm2。导电性网状物的每单位面积质量可表示以与导电性网状物相接触的透明高分子层的表面为基准,在每单位表面积中,位于相应单位表面积的上部的导电性网状物的质量。可根据纳米单体的纵横比等来适当地调节导电性网状物的每单位面积质量,根据上述导电性网状物的每单位面积质量,可在尽可能防止光的透光率下降的情况下,借助多个纳米单体来生成稳定且低电阻的导电性网状物。
在本发明的一实施例中,以100重量份的透明高分子层的透明高分子为基准,层叠体可包括1重量份至30重量份的导电性网状物,具体地,可包括5重量份至30重量份,更加具体地,可包括5重量份至15重量份的导电性网状物。这种导电性网状物的含量在既可制造出物理稳定性优秀的透明导体,又借助纳米单体来形成稳定的导电路径,且透光率不会过于受阻的范围之内。
导电性网状物形成步骤可包括将含有导电纳米单体及分散溶剂的分散液涂敷于透明高分子层上的步骤。在此情况下,被涂敷的分散液的分散溶剂以挥发的方式得到去除,并可在透明高分子层上形成导电纳米单体的网状物。以100重量份的分散溶剂为基准,分散液可含有0.01重量份至70重量份的导电纳米单体,但本发明并不局限于分散液的纳米单体的含量。
只要不对透明高分子层进行溶解,且不与透明高分子层进行化学反应的液状物质,就可用作分散溶剂。即,分散溶剂可以为透明高分子的非溶剂。在此情况下,不对透明高分子进行溶解的溶剂可表示在20℃的一气压下,透明高分子的溶解度为小于0.01wt%,具体地,小于0.001wt%,更加具体地,小于0.0001wt%,实际上为0的溶剂。随着分散溶剂为透明高分子的非溶剂,在向透明高分子层上涂敷分散液以及进行干燥的过程中,可防止透明高分子层受损。即,在透明高分子层上形成导电性网状物之后,也可使透明高分子层的表面维持光滑的表面,从而可防止因表面凹凸而造成透明度下降、雾度特性恶化等现象。
分散液还可与导电纳米单体及分散溶剂一同包含用于提高分散性的分散剂、防腐剂以及用于提高被涂敷的导电性网状物的物理稳定性的粘结剂等多种添加剂。
分散液的涂敷也可使用在半导体或显示器制造领域中在通过涂敷液状以及进行干燥来制造均匀厚度的膜的制造过程中所使用的任何方法。作为一例,可例举涂敷、喷射、印刷等多种方法,作为具体的一例,可例举旋涂(Spin coating)、丝网印刷(screenprinting)、墨喷式印刷(ink-jet printing)、棒涂布(Bar coating)、照相凹板式涂敷(Gravure coating)、刮涂(Blade coating)、滚涂(Roll coating)、狭缝挤出涂布(slotdie)或喷涂(spray)等方法,但本发明并不局限于导电纳米单体分散液的涂敷方法。
在此情况下,可通过对分散液中的导电纳米单体的数量和/或分散液的涂敷量等进行调节,来对位于透明高分子层上部的导电纳米单体的每单位面积质量进行调节。
在经过分散液的涂敷之后,可根据需要,在施加用于使导电性网状物下沉的能量之前,进行涂敷膜的干燥。在进行干燥的情况下,优选地,使透明高分子层以小于玻璃转化温度的温度来维持的条件进行干燥。涂敷膜的干燥可通过自然干燥、包括红外线在内的热光的照射、热风干燥、利用经过干燥的空气的流动的方法、利用热源的加热等来进行。但是,也可以不额外执行干燥步骤,而是在施加用于下沉的能量时同时进行干燥。
独立地,在进行干燥步骤的情况下,在导电纳米单体分散液被涂敷于基材之后,可以执行向涂敷于基材的导电纳米单体照射包含红外线(IR)的光的热光照射步骤。借助包含红外线的光来实施的干燥无需通过基材进行热传递,因而即使使用对热非常脆弱的基材,也可防止基材因干燥而受损,进而,即使是大面积的涂敷膜,也可在短时间内均匀地对上述涂敷膜实施干燥,因而非常适合于包括卷对卷在内的连续工序。对于红外线的强度,只要在不软化透明高分子层的情况下,可使分散溶剂挥发的程度即可。
施加能量
在本发明一实施例的制造方法中,作为施加于层叠体的能量,只要能够以玻璃转化温度以上的温度来对透明高分子层的透明高分子进行加温的能量,就可以使用任何种类。
具体地,施加于层叠体的能量可以为热能、光能或热能及光能。
热能可包括焦耳热。热能可直接或间接施加,直接施加可表示热源(source)与形成有层叠体的基材以物理方式相接触的状态。间接施加可表示热源(source)未与形成有层叠体的基材以物理方式相接触的状态。作为非限制性一例,可例举在基材的下部设置借助电流的流动来产生焦耳热的发热元件,从而通过基材向透明高分子层传递热能的直接施加方法。作为非限制性一例,可例举以与形成有层叠体的基材隔开规定距离的方式设置热源,从而通过位于透明高分子层与热源之间的流体(包含空气)向透明高分子层传递热能的间接施加方法。作为非限制性一例,可例举利用通常的热处理炉的间接施加方法,上述热处理炉包括:设置有管等热处理对象的空间;耐热材料,包围设置有热处理对象的空间,用于防止热损失;以及发热元件,位于耐热材料的内部。
具体地,光能可包含红外线(IR)、紫外线(UV)、可见光、微波或它们的组合,施加光能可包括向透明高分子层的光照射。作为非限制性一例,以与形成有层叠体的基材隔开规定距离的方式设置有光源,因而可向透明高分子层照射光。
在本发明的一实施例中,对于施加能量而言,可单独施加热能或光能。与此独立地,施加能量可包括同时或依次施加热能及光能。
依次施加可表示在施加完一种能量(作为一例,热能)之后或正在施加一种能量的过程中,重新施加其他种类能量(作为一例,光能)的情况。并且,依次施加可表示不同种类的能量连续或非连续地被施加于透明高分子层的情况。
当施加能量时,对于形成有层叠体的基材所处的气氛,只要是不引起不必要的化学反应的气氛,就不受限制。作为实际的一例,在施加能量时的气氛可以为空气气氛,但本发明并不局限于这种气氛。
以下,对施加热能的情况和施加光能的情况进行更加详细的说明。但是,如上所述,当施加能量时,热能及光能均可以被使用,为了使导电性网状物向透明高分子层下沉,本发明所属技术领域的普通技术人员可通过参考本发明中所记载的内容来导出利用热和光的多种施加能量的条件。作为一例,在施加热能的过程中,以小于玻璃转化温度的温度对透明高分子层进行加热为条件来单独施加热能,向通过施加热能来维持规定温度的透明高分子层照射光,从而可通过所照射的光能和热能的结合来使透明高分子层的透明高分子以玻璃转化温度以上的温度来得到加热。作为另一例,通过热能来使透明高分子层以玻璃转化温度以上的温度得到加热的同时,通过施加光能来使导电性网状物更加快速地向透明高分子层下沉。
施加热能
在执行层叠体制造步骤之后,可执行以具有透明高分子的玻璃转化温度以上温度的方式对透明高分子层进行加热来使导电性网状物向透明高分子层下沉的步骤(下沉步骤)。
在透明高分子层的透明高分子具有单一玻璃转化温度的情况下,在下沉步骤中,层叠体的透明高分子层能够以玻璃转化温度以上及小于熔融温度的温度得到加热。详细地,在对位于基材上的透明高分子层进行加热的过程中,能够以玻璃转化温度Tg的1至1.2倍的温度进行加热。透明高分子层的透明高分子可具有80℃至140℃,具体地,可具有100℃至140℃,更加具体地,可具有110℃至130℃的单一玻璃转化温度,层叠体的透明高分子层能够以玻璃转化温度Tg的1至1.2倍的温度得到加热。
在透明高分子层的透明高分子具有2种以上玻璃转化温度的情况下,在下沉步骤中,层叠体的透明高分子层能够以最低玻璃转化温度以上的温度(工序温度)得到加热,具体地,能够以最低玻璃转化温度以上至小于最高玻璃转化温度的温度来得到加热。
作为具体的一例,当透明高分子具有2种玻璃转化温度时,若将相对低的玻璃转化温度设定为第一玻璃转化温度,将相对高的玻璃转化温度设定为第二玻璃转化温度,则能够以第一玻璃转化温度以上及小于第二玻璃转化温度的温度来对层叠体的透明高分子层进行加热。
作为另一具体例,当透明高分子具有3种玻璃转化温度时,若将温度从相对低的温度向高温度方向依次设定为第一玻璃转化温度、第二玻璃转化温度及第三玻璃转化温度,则能够以第一玻璃转化温度以上及小于第三玻璃转化温度的温度对层叠体的透明高分子层进行加热。
透明高分子的最低玻璃转化温度(2种以上的玻璃转化温度中的最低玻璃转化温度)可以为80℃至140℃,具体地,可以为100℃至140℃,更加具体地,可以为110℃至130℃。
可通过位于透明高分子层下部的基材传递用于加热的能量的间接加热和/或不通过基材传递用于加热的能量,而向透明高分子层传递的直接加热,来对透明高分子层进行加热。作为间接加热,可例举热源位于基材下部的情况,作为直接加热,可例举热源位于基材上部的情况。
在下沉步骤中,随着以工序温度来对透明高分子层进行加热,导电性网状物借助作用于其的重力来向透明高分子层下沉。
在此情况下,可选地,还可与重力一同以及以层叠体为基准,从导电性网状物向透明高分子层方向施加外力。作为外力,可例举通过板、辊等压力传递部件或具有大气压以上压力的气体传递的压力。
当然,可根据所要使导电性网状物下沉的程度来适当地调节工序温度的维持时间。作为具体且非限制性一例,在所要使全部导电性网状物稳定地向透明高分子层下沉的情况下,可在工序温度下维持10秒至200秒,更加实际地,可维持30秒至100秒钟,但也可根据导电性网状物的密度或导电性网状物的物质、透明高分子层的物质及工序温度来适当地调节这种维持时间。
在执行下沉步骤之后,可以执行对透明高分子层进行冷却的冷却步骤。
冷却步骤可在实际上再无导电性网状物下沉的情况下执行。
但是,可选地,在导电性网状物下沉的过程中,可进行对透明高分子层的冷却。在导电性网状物下沉的过程中冷却透明高分子层,从而可使相当于设计量的导电性网状物的一部分被装入于透明高分子层,并使剩余一部分向透明高分子层的表面突出。
在此情况下,在导电性网状物中,可根据透明高分子层的冷却时间点来对向透明高分子层的表面突出的突出量进行调节。
对透明高分子层的冷却可以为利用自然空气进行的冷却或利用冷却流体的人为冷却。在进行人为冷却的情况下,会在基材的下部设置通常的冷却单元或通过使透明高分子层与经过冷却的液体或经过冷却的气体相接触来进行。
施加光能
若利用光能,则可在不使对热比较脆弱的柔性基材受损的情况下制造透明导体,并且可以简单且快速制造出大量的透明导体,因而更加适合用于商业方面。
在制造层叠体之后,可执行通过向透明高分子层施加光能来使导电性网状物下沉的下沉步骤。下沉步骤的光能可包含红外线、紫外线、可见光、白光或作为它们的组合的复合光。
具体地,作为下沉步骤的光能,可使用可加热透明高分子层的光和/或借助可以被导电性网状物所吸收的光能来对以接触的方式位于导电性网状物下部的透明高分子区域的至少一部分进行加热(软化)的光。
可加热透明高分子层的光可包含红外线。红外线表示0.75μm至1mm波长频带的光,众所周知,由于红外线比可见光或紫外线具有强热作用,因而还被称之为热线。红外线可包含0.75μm至3μm波长的近红外线、3μm至25μm波长的红外线、25μm至1mm的远红外线或它们的组合。下沉步骤的红外线能够以100W/cm2至1000W/cm2来被照射5sec至5分钟,但是本发明并不局限于被照射的红外线的强度及照射时间。
可被导电性网状物所吸收的光可表示包含在导电性网状物(导电纳米单体)的紫外线-可见光分光光谱中相当于吸光峰值的波长的光(以下,称之为导电性网状物吸光波长)。作为具体的一例,在导电性网状物的吸光波长为可见光,具体地,在430nm至600nm,更加具体地,在400nm至800nm,进一步具体地,在350nm至950nm范围之内的情况下,可被导电性网状物所吸收的光可以为白光。在从防止形成导电性网状物的导电纳米单体因光能而过度受损的侧面上考虑,能够以脉冲式来照射白光。作为一例,白光的强度可以为300W/cm2至1000W/cm2,脉冲宽度、脉冲之间的间隔及被照射的脉冲数,只要满足防止基材受损以及借助被导电性网状物所吸收的光能来使与导电性网状物相接触的透明高分子软化的条件,就不受限制。作为非限制性一例,脉冲宽度可以为1msec至10msec,脉冲之间的间隔(脉冲间隙)可以为脉冲宽度的1.5倍至3倍,被照射的脉冲数可以为1次至30次。
如上所述,在下沉步骤中,可以照射包含红外线的光或包含白光的光或包含红外线和白光的光。在此情况下,为了使导电性网状物更加快速且稳定地下沉,可以直接或间接地一同施加热能及光能。
光烧结及借助光能的导电性网状物的下沉
在制造层叠体之后,可通过照射光能来执行对形成导电性网状物的导电纳米单体之间的熔敷(光烧结)以及使借助光烧结来一体化的导电性网状物向透明高分子层下沉的下沉步骤。
与基于热的烧结不同,在起到粘结剂或分散剂作用的有机物与纳米单体共存的情况下,存在不易发生纳米单体的光烧结的局限性。
但是,为了即使在大面积下也制造出具有均匀的电特性的透明导体,有必要在纳米单体的分散液中添加起到粘结剂或分散剂作用的有机物。
为此,所要提供即使在将包含高分子的有机物作为添加剂来添加于分散液中的情况下,也可以顺畅地进行光烧结,并进行基于光来下沉的结构。
在导电纳米单体借助有机粘结剂来以分散的方式粘结于基板上的情况下,几乎无法通过利用氙气灯的光烧结等以往公知的技术来进行在不使纳米单体受损的情况下,多个纳米单体相接触的区域选择性地得到熔融粘结的光烧结,在分散液中不添加有机物而仅仅使纳米单体分散的情况下,在确保商业上所要求的大面积下的面电阻均匀度方面存在困难。
在本发明的一实施例中,为了可在大面积下也具有优秀的面电阻均匀度,并且使光烧结和基于光的下沉同时进行,优选地,分散液含有有机粘结剂,在涂敷分散液之后且在光烧结之前,先去除粘结剂。
此时,在多个纳米单体相接触的区域选择性被熔融粘结的光烧结之前,通过等离子等来先被去除所有粘结剂的情况下,因纳米单体之间的相接触区域被熔融粘结时所发生的热应力及变形,而可能存在纳米单体之间的接触点减少的隐患,并且与基板的粘结力也可能减少。
由此,在本发明的一实施例中,通过照射2次以上不同光的多级光照射,优选地,通过利用复合光的多级光照射来去除一部分粘结剂来进行光烧结及下沉,从而可制造出在大面积下也具有高面电阻均匀度,并且既具有与基板的优秀的结合力,又具有优秀的导电率的透明导体。
如上所述,分散液还可与分散溶剂(对透明高分子层的透明高分子的非溶剂)、导电纳米单体一同含有有机粘结剂。
有机粘结剂为分子量(重均分子量)为5×l05以下,优选为2×l05以下的低分子量的天然聚合物或低分子量的合成聚合物为宜。在有机粘结剂为超过所提出的低分子量范围的高分子量聚合物的情况下,可能无法通过照射包含紫外线的光来去除位于接触区域的有机粘结剂,由此,无法实现所需要的光烧结。在此情况下,作为实际的一例,有机粘结剂的分子量可以为3000以上,但本发明并不局限于有机粘结剂的分子量下限。
低分子量的有机粘结剂可选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、多糖类及多糖类衍生物中的一种或2种以上。
更加优选地,有机粘结剂可选自分子量为3000至50000,优选为3000至20000的低分子量的聚乙二醇(PEG);分子量为3000至60000的低分子量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP);分子量为3000至50000的低分子量的聚乙烯醇(PVA);分子量为3000至200000,优选为3000至100000的低分子量的多糖类;以及分子量为3000至200000,优选为3000至100000的低分子量的多糖类衍生物中的一种或2种以上。
低分子量的多糖类可包含糖原、直链淀粉、支链淀粉、胼胝质、琼脂、褐藻酸、藻酸盐、果胶、卡拉胶、纤维素、几丁质、甲壳质、凝结多糖、葡聚糖、果聚糖(fructane)、胶原蛋白、结兰胶(gellan gum)、阿拉伯树胶、淀粉、黄原胶、黄蓍胶(gum tragacanth)、刺梧桐胶(carayan)、卡拉胶(carabean)、葡甘聚糖或它们的组合。多糖类衍生物可包含纤维素酯或纤维素醚。
进一步优选地,有机粘结剂可以为低分子量的纤维素醚,纤维素醚可包含羧基-C1-C3-烷基纤维素、羧基-C1-C3-烷基羟基-C1-C3-烷基纤维素、C1-C3-烷基纤维素、C1-C3-烷基羟基-C1-C3-烷基纤维素、羟基-C1-C3-烷基纤维素、混合羟基-C1-C3-烷基纤维素或它们的混合物。
作为一例,羧基-C1-C3-烷基纤维素可包含羧甲基纤维素等,羧基-C1-C3-烷基羟基-C1-C3-烷基纤维素可包含羧甲基羟乙基纤维素等,C1-C3-烷基纤维素可包含甲基纤维素等,C1-C3-烷基羟基-C1-C3-烷基纤维素可包含羟基乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素或它们的组合等,羟基-C1-C3-烷基纤维素可包含羟基乙基纤维素、羟丙基纤维素或它们的组合,混合羟基-C1-C3-烷基纤维素可包含羟基乙基羟丙基纤维素或烷羟基乙基羟丙基纤维素(上述烷氧基为直链或支链,并含有2至8个碳原子。)等。
在本发明的一实施例中,分散液可含有0.1重量百分比至5重量百分比,优选地,可含有0.1重量百分比至1重量百分比,更加优选地,可含有0.1重量百分比至0.7重量百分比的有机粘结剂。当涂敷含有导电纳米单体的分散液时,这种有机粘结剂的含量既可使导电纳米单体均匀且均质地涂敷于基材上,又可使在接触区域中存在于导电纳米单体之间的有机粘结剂最小化,从而可通过照射包含紫外线的光来稳定地去除至少存在于接触区域的有机粘结剂。
分散液中所含有的导电纳米单体的纵横比、含量及分散溶剂等类似或相同于“导电性网状物”中所述的内容。
以无法利用紫外线本身来去除有机粘结剂为条件照射紫外线,而只有使由产生表面等离子体激元或具有光催化剂功能的导电纳米单体形成的导电性网状物的光学活性与紫外线相结合,才能去除有机粘结剂,以这种条件照射紫外线,由此可选择性地去除存在于纳米单体之间的接触区域的有机粘结剂。
从这种侧面上讲,导电性网状物的导电物质具有在“导电性网状物”中所述的光学活性为宜。即,导电性网状物的纳米单体可以为产生表面等离子体激元或具有光催化剂功能的导电物质的纳米金属线、纳米管和/或纳米带。作为具有表面等离子体激元的导电物质,可例举选自金、银、铜、锂、铝及它们的合金等中的一种或2种以上物质等,作为具有光催化剂功能的导电物质,可例举选自氧化钛、氧化锌及氧化锡等中的一种以上的金属氧化物;以及包含金、银、铂等的贵金属等。作为具体且非限制性一例,具有光学活性的导电纳米单体可包含银纳米金属线。
在本发明的一实施例中,在制造层叠体之后,本发明的透明导体的制造方法可包括:第一光照射步骤,向涂敷于透明高分子层表面的纳米单体照射包含第一紫外线(UV)的第一光;以及第二光照射步骤,向被照射第一紫外线的纳米单体照射包含脉冲式第一白光的第二光。具体地,在将含有有机粘结剂、纳米单体及分散溶剂的分散液涂敷于透明高分子层上之后,本发明的透明导体的制造方法可包括:第一光照射步骤,向涂敷于透明高分子层表面的纳米单体照射包含第一紫外线(UV)的第一光;以及第二光照射步骤,向被照射第一紫外线的纳米单体照射包含脉冲式第一白光的第二光。
如上所述,能够以多级(multi-stage)的方式进行光照射,多级光照射可包括第一光照射和第二光照射的依次照射。具体地,多级光照射可包括:先去除步骤,通过照射包含第一紫外线的第一光来至少对存在于导电纳米单体相接触的接触区域(包括多个导电纳米单体的交叉区域)的有机粘结剂进行去除;以及熔敷步骤,通过照射包含第一白光的第二光来使导电纳米单体相接触的接触区域得到熔融并相互粘结。在此情况下,当第一光照射和第二光照射相互独立地依次执行时,可在第一光照射与第二光照射之间存在休止期。
如上所述,在本发明的一实施例中,第一光照射时所照射的第一光包含第一紫外线,从而可借助第一紫外线来对包含于分散液中并与导电纳米单体一同被涂敷于基材上的有机粘结剂进行去除。详细地,可借助第一光来至少对存在于涂敷在基材上的导电纳米单体之间的接触区域的有机粘结剂中的一部分至整体进行去除。
第一紫外线(ultraviolet rays)可表示波长为10nm至400nm范围内的光,众所周知,由于紫外线起到非常强的化学作用,因而还被称之为化学线。第一紫外线可包含320nm至400nm波长频带的紫外线A(UV-A)、280nm至320nm波长频带的紫外线B(UV-B)、100nm至280nm波长频带的紫外线C(UV-C)或它们的组合。在此情况下,第一紫外线可包含对有机物分解更为有效的紫外线C。在此情况下,只要不涉及脉冲式等特殊照射的光的照射形态,则被照射的光可以均为在规定时间内光被连续照射的连续光形态。作为一例,由于并未限制第一紫外线,尤其未限制光的照射形态,因而能够以连续光形态来照射第一紫外线。
如上所述,在与导电纳米单体一同被涂敷于基材上的有机粘结剂全部被第一光所分解去除的情况下,当借助第二光来使导电纳米单体熔敷时,因多个导电纳米单体的扭曲而可能使与基板的粘结力下降,并且可能使纳米单体之间的接触点减少以及导电纳米单体的网状物的面电阻增加。为了防止上述情况,借助第一光来选择性地对存在于导电纳米单体相接触的接触区域的有机粘结剂进行去除为宜。在此情况下,对存在于接触区域的有机粘结剂的选择性去除可表示在照射第一光之后有机粘结剂也仍然残留于基材上,进而,可表示在除接触区域以外的区域中,导电纳米单体借助有机粘结剂粘结于基板的状态。
以无法利用第一光本身,具体地,无法利用包含于第一光的第一紫外线本身来去除有机粘结剂为条件照射第一紫外线,且以只有使由产生表面等离子体激元和/或具有光催化剂功能的导电纳米单体的光学活性与第一紫外线相结合,才能去除有机粘结剂的条件照射第一紫外线,由此可选择性地对存在于接触区域的有机粘结剂进行去除。
即,由导电纳米单体提供的光学活性与第一紫外线相结合,从而可选择性地对至少存在于接触区域的有机粘结剂进行去除。
为了无法利用第一光本身,具体地,无法利用包含于第一光的第一紫外线本身来去除有机粘结剂,且只有存在由导电纳米单体提供的光学活性的情况下才能去除有机粘结剂,当照射第一光时,第一紫外线的强度可满足以下关系式2:
关系式2
IIR(exp)<IIR(0)。
在关系式2中,IIR(exp)为照射第一光时的第一紫外线的强度,IIR(0)为当向纯粹的上述有机粘结剂膜照射1分钟的第一紫外线时,基于关系式3的重量减少率成为1%以下的最大强度。在此情况下,作为有机粘结剂膜,只要是具有适合测定重量减少率的厚度的膜即可,作为非限制性一例,可以为厚度为100nm至800nm的膜。
关系式3
(M0-M1)/M0×100
在关系式3中,M1为在照射第一紫外线之后在关系式2中被定义的有机粘结剂膜的重量,M0为在照射第一紫外线之前在关系式2中被定义的有机粘结剂膜的重量。
即,如关系式2及关系式3中所提出,对于第一紫外线的强度而言,当导电纳米单体分散液中所含有的有机粘结剂不与导电纳米单体共存,而纯粹地形成有机粘结剂膜时,以借助1分钟照射第一紫外线的光照射实际上几乎无法分解并去除有机粘结剂的(基于关系式3的重量减少率为1%以下)强度来照射为宜。可根据有机粘结剂的种类来某种程度确定满足关系式2的强度,但在上述低分子量的天然聚合物或低分子量的合成聚合物的有机粘结剂情况下,能够以0.1W/cm2至5mW/cm2的强度来照射第一光的第一紫外线。第一紫外线可以被照射1秒钟至200秒钟,但本发明并不局限于第一紫外线的照射时间。
可根据这种第一紫外线的强度来选择性地去除有机粘结剂,进而,尤其在在对热或化学方面比较脆弱的基板上制造透明导体的情况下,可以借助紫外线来彻底防止基板受损。
通过照射包含第一紫外线的第一光来尽可能使存在于导电纳米单体的接触区域的有机粘结剂,具体地,使位于相互形成接触点的一个导电纳米单体与另一个导电纳米单体之间的接触点的有机粘结剂全部被去除为宜。
但是,在为了全部去除接触区域的有机粘结剂而使第一紫外线的照射时间变得过于长的情况下,可能使生产性下降。当实际考虑包括卷对卷工序在内的连续工序的生产性时,第一紫外线的照射时间尽可能以短为宜。
由此,利用第一紫外线和导电纳米单体的光学活性来对存在于接触区域的有机粘结剂进行去除,为了既照射短时间的第一紫外线,又可更加彻底地去除位于接触区域的有机粘结剂,第一光还可与第一紫外线一同包含脉冲式第二白光。
即,在本发明的一实施例中,第一光还可与第一紫外线一同包含脉冲式第二白光。
脉冲式第二白光可起到更加促进基于第一紫外线的有机粘结剂的分解的作用。通常为了很好地起到粘结剂的作用,众所周知,分子量大于单分子有机物的高分子有机物适合用作粘结剂。相对于单分子,这种高分子有机物具有非常广泛的物性,通过这种高分子特有的特性,只能使粘结剂进一步逐渐被分解并去除。
在存在由导电纳米单体所提供的光学活性的情况下,在有机粘结剂因第一紫外线而被分解的过程中,在通过脉冲式第二白光瞬间数次供给强能量的情况下,可提高有机粘结剂的分解速度。
尤其,在导电纳米单体为产生表面等离子体激元的金属纳米金属线的情况下,当照射包含第一紫外线的第一光时,在同时照射脉冲式第二白光的情况下,存在于导电纳米单体之间的接触区域的有机粘结剂被作为导电纳米单体之间的接触区域的热点(hotspot)所更加彻底地得到去除。在此情况下,如等离子领域所公知,热点表示形成有非常强的局部电场的区域,可表示产生表面等离子体激元的金属的纳米单体之间的接触点或纳米间隙等。
第二白光可表示包含红色、绿色及蓝色可见光的光,可表示至少在430nm至600nm的整个区域内具有连续波长的光,具体地,至少在400nm至800nm的整个区域内具有连续波长的光,更加具体地,至少在350nm至950nm的整个区域内具有连续波长的光。作为一例,第二白光的光源可以为氙气灯,但本发明并不局限于白光的光源。
在本发明的一实施例中,第二白光以可见光为基础,具体地,以至少具有430nm至600nm的整个区域的波长的光,更加具体地,以至少具有400nm至800nm的整个区域的波长的光,进一步具体地,以具有350nm至950nm的整个区域的波长的光为基础,第二白光可包含在导电纳米单体的紫外线-可见光分光光谱中相当于导电纳米单体的吸光峰值的波长的光(纳米单体吸光波长)。具体地,在纳米单体吸光波长为可见光,具体地,在430nm至600nm范围之内,更加具体地,在400nm至800nm范围之内,进一步具体地,在350nm至950nm的范围之内的情况下,可以仅由白光的光源形成包含纳米单体吸光波长的第二白光,在纳米单体吸光波长不同于上述白光的波长的情况下,第二白光可以为由与白光源一同产生纳米单体吸光波长的其他光源的组合而生成的光。
用于通过促进位于接触区域的有机粘结剂的分解,来更加有效且选择性地对接触区域的有机粘结剂进行去除的脉冲式第二白光可满足以下关系式4:
关系式4
IIPL2(exp)<IIPL2(0)。
在关系式4中,IIPL2(exp)为照射第一光时的第二白光的强度,IIPL2(0)为在对与导电纳米单体分散液相同,但未含有有机粘结剂的基准分散液进行涂敷及干燥来形成的基准体中,在将第二白光以10msec的脉冲宽度的单一脉冲施加于基准体的情况下,在导电纳米单体之间的的接触区域中发生熔敷的最小强度。更加具体地,IIPL2(0)为在对由导电纳米单体及分散溶剂形成的基准分散液进行涂敷及干燥来形成的基准体中,在将第二白光以10msec的脉冲宽度的单一脉冲施加于基准体的情况下,在导电纳米单体之间的的接触区域中发生熔敷的最小强度。
即,在借助第一光来先对存在于接触区域的有机粘结剂进行分解并去除之后,以与有机粘结剂的分解相独立的步骤来执行借助第二光来在接触区域进行熔敷为宜。由此,如关系式4中所提出,包含于第一光的脉冲式第二白光的强度促进有机粘结剂的分解,但以在导电纳米单体之间的的接触区域中不发生导电纳米单体的部分熔融的强度来照射为宜。
如上所述,根据导电性网状物的物质或纳米结构,能够以满足关系式4的范畴来适当地调节第二白光的强度。作为更加具体且实际的例子,若以作为代表性的导电性网状物形成物质,且具有代表性的光学活性的物质的银纳米金属线网状物为基准,则第二白光的强度可以为300W/cm2至1000W/cm2。能够以可防止基材的受损,并且可促进有机粘结剂的分解去除的范畴来适当地对第二白光的脉冲宽度、脉冲之间的间隔及被照射的脉冲数进行调节。作为非限制性一例,第二白光的脉冲宽度可以为1msec至10msec,脉冲之间的间隔(脉冲间隙)可以为脉冲宽度的1.5倍至3倍。
第二白光的照射以多脉冲(multi-pulse)照射为宜,其原因在于,满足关系式4的第二白光的脉冲以规定间隔照射2次以上,从而相对于单一脉冲照射,可以使有机粘结剂快速得到分解并去除。多脉冲照射可表示被照射2次以上的脉冲,具体地,被照射2次至50次脉冲,更加具体地,被照射2次至20次脉冲,本发明并不局限于被照射的第二白光的脉冲数,可根据有机粘结剂的物质来适当地调节被照射的第二白光的脉冲数。
如上所述,第一光可与第一紫外线一同包含脉冲式第二白光。当照射第一光时,第一紫外线被连续照射,可在照射第一紫外线的同时或在照射第一紫外线的过程中或在第一紫外线的照射被中断之前照射脉冲式第二白光。作为具体的一例,当照射第一紫外线的总时间为tuv1时,以开始照射第一紫外线的时间点为基准,脉冲式第二白光的照射时间点可以为从第一紫外线照射同时至0.9tuvl之内,但本发明并不局限于第二白光的照射时间点。
在照射与第一紫外线一同包含脉冲式第二白光的第一光的情况下,既可以使第一紫外线照射时间显著减少到1sec至100sec,具体地,减少到1sec至60sec,更加具体地,减少到1sec至20sec(tuvl),又更加彻底地去除接触区域的有机粘结剂。
在执行向被涂敷的导电纳米单体照射包含第一紫外线(UV)的第一光的第一光照射步骤之后,可执行向基材上的导电纳米单体照射包含脉冲式第一白光的第二光照射步骤。
根据第二光照射步骤,使导电纳米单体之间的接触区域得到熔融并结合,从而可使多个导电纳米单体以物理的方式结合为一体。
与上述第二白光类似地,第一白光可表示包含红色、绿色及蓝色可见光的光,可表示至少在430nm至600nm的整个区域内,具体地,至少在400nm至800nm的整个区域内,更加具体地,至少在350nm至950nm的整个区域内具有连续波长的光。作为一例,第一白光的光源可以为氙气灯,但本发明并不局限于白光的光源。
并且,与第二白光类似或相同地,第一白光可包含在导电纳米单体的紫外线-可见光分光光谱中相当于导电纳米单体的吸光峰值的波长的光(纳米单体吸光波长)。
在导电纳米单体之间的接触区域中,通过部分熔融来引起粘结(熔敷)的第一白光可满足以下关系式5:
关系式5
IIPL1(0)≤I1PL1(exp)<IIPL1(c)。
在关系式5中,I1PL1(exp)为照射第二光时的第一白光的强度,IIPL1(0)为在对与导电纳米单体分散液相同,但未含有有机粘结剂的基准分散液进行涂敷及干燥来形成的基准体中,在将第一白光以10msec的脉冲宽度的单一脉冲施加于基准体的情况下,在导电纳米单体之间的的接触区域中发生熔敷的最小强度,IIPL1(c)为在将第一白光以10msec的脉冲宽度的单一脉冲施加于基准体的情况下,通过导电纳米单体向长轴方向的部分熔融,一个导电纳米单体被切割为2种以上纳米结构的最小强度。更加具体地,IIPL1(0)为在对由导电纳米单体及分散溶剂形成的基准分散液进行涂敷及干燥来形成的基准体中,在将第一白光以10msec的脉冲宽度的单一脉冲施加于基准体的情况下,在导电纳米单体之间的的接触区域中发生熔敷的最小强度,IIPL1(c)为在对由导电纳米单体及分散溶剂形成的基准分散液进行涂敷及干燥来形成的基准体中,在将第一白光以10msec的脉冲宽度的单一脉冲施加于基准体的情况下,通过导电纳米单体向长轴方向的部分熔融,一个导电纳米单体被切割为2种以上纳米结构的最小强度。
即,如上所述,通过关系式5,可借助单脉冲照射来以使第一白光的接触区域发生熔敷,但接触区域以外的区域中不发生导电纳米单体的意外熔融等导电纳米单体的受损的强度来照射。
关系式5不采用有机粘结剂,而是可以与以往的在将导电纳米单体分散于分散溶剂中之后,通过光烧结使多个导电纳米单体熔敷的方法中已经被确立的条件相同或类似。但是,如上所述,在为了使导电纳米单体的均匀且均质的分散和接触而利用有机粘结剂的情况下,当至少在接触区域中不先去除有机粘结剂而进行光烧结时,可在满足关系式5的条件的范围内,无法进行光烧结。即,在对含有有机粘结剂及导电纳米单体的导电纳米单体分散液进行涂敷及干燥之后,所要通过照射并非为上述第一紫外线-第一白光的多级光的以往脉冲式白光来进行光烧结的情况下,即使调节白光的强度、脉冲宽度、脉冲数、脉冲间隔等,也只能使导电纳米单体本身被部分熔融或变形,从而使导电纳米单体本身受损,而无法制造出所需要的导电纳米单体的网状物。
即,当利用含有有机粘结剂及导电纳米单体的导电纳米单体分散液时,上述关系式5的条件为能够以第一紫外线-第一白光的多级光照射的结构来实现的条件。
如上所述,在通过照射第一光来首先对存在于接触区域的有机粘结剂进行去除之后,利用脉冲式第一白光来熔敷接触区域,从而可在满足关系式5的条件下进行导电纳米单体之间的熔敷。并且,在通过照射第一光来首先对存在于接触区域的有机粘结剂进行去除之后,利用脉冲式第一白光来熔敷接触区域,从而能够使第一白光以单脉冲来照射,即使以单一的脉冲来照射第一白光,也可在大面积下均匀地熔敷多个接触区域。
如上所述,可根据导电性网状物的物质或纳米结构来以满足关系式5的范畴适当地调节第一白光的强度。作为更加具体且实际的例子,若以作为代表性的导电性网状物形成物质,且具有代表性的光学活性的物质的银纳米金属线网状物为基准,则第一白光的强度可以为2000W/cm2至3000W/cm2。
满足关系式5的脉冲式第一白光能够以单脉冲或2次至5次的多脉冲照射,如下所述,在与第二紫外线一同照射第一白光的情况下,可通过照射单一的第一白光,也可进行非常稳定且坚固的熔敷,因而更为优选。当以短脉冲照射时,作为脉冲宽度,只要稳定地熔敷多个导电纳米单体,又不使基材受损的宽度即可。作为具体的一例,脉冲宽度可以为5msec至15msec,但本发明并不局限于第一白光的脉冲宽度。
当照射满足关系式5的脉冲式第一白光时,导电纳米单体的接触区域瞬间以非常高的高温得到加热,从而进行导电纳米单体之间的熔敷。
在本发明一实施例的制造方法中,第二光可与脉冲式第一白光一同包含第二紫外线、红外线或第二紫外线和红外线。
具体地,第二光可与脉冲式第一白光一同包含第二紫外线,与此相反,第二光可包含脉冲式第一白光、第二紫外线及红外线。
在第二光包含第二紫外线的情况下,在规定时间内被连续照射的第二紫外线至少在与照射第一白光的同时或在照射第一白光之前已经照射到导电纳米单体为宜。即,可在照射第二紫外线的过程中照射脉冲式第一白光。通过同时照射第一白光和第二紫外线,不仅可进行导电纳米单体之间的熔敷,而且使在照射第一光之后可能残留于基材上(包括导电纳米单体)的有机粘结剂得到分解并去除,从而可提高透明导体的透明度,并可使导电性网状物顺畅地向透明高分子层下沉。
并且,通过照射包含第二紫外线和第一白光的第二光,从而即使在将更低强度的第一白光以单脉冲照射的情况下,也可在接触区域中稳定且再现性地进行导电纳米单体之间的熔敷。
如上所述,在第二光照射过程中,在照射第二紫外线的同时、在照射第二紫外线的过程中或停止第二紫外线照射之前照射第一白光。
详细地,第二光照射可满足以下关系式6:
关系式6
0.5tuv2≤tpl<tuv2
在关系式6中,tuv2为照射第二紫外线的总时间(sec),tpl为第二以开始照射紫外线的时间点为基准的第一白光的照射时间点。在此情况下,在关系式5中,<tuv2表示在第二紫外线的照射被中断的时间点(中断之前)照射第一白光的条件。即,可在至少已经照射0.5tuv2的第二紫外线之后照射第一白光。
当满足关系式6时,在与导电纳米单体之间的熔敷一同,对在照射第一光之后也仍然残留的有机粘结剂进行去除,从而可提高透明导体的透明度。
与第一紫外线独立地,第二紫外线可表示波长在10nm至400nm范围内的光。与第一紫外线独立地,第二紫外线可包含320nm至400nm波长频带的紫外线A、280nm至320nm波长频带的紫外线B、100nm至280mn波长频带的紫外线C或它们的组合。
第二紫外线的强度也以第一紫外线为基础来满足关系式1的强度为宜。即,作为第二紫外线的强度,也以无法仅借助第二紫外线去除有机粘结剂本身的强度,但使有机粘结剂被在照射第二白光时所产生的热或由导电纳米单体提供的光学活性一同所去除的程度的强度为宜。在这种侧面上讲,在有机粘结剂为上述低分子量的天然或合成高分子的情况下,与第一紫外线独立地,第二紫外线的强度可以为0.1mW/cm2至5mW/cm2。作为第二紫外线的照射时间,只要是在向未涂敷导电纳米单体分散液的基材照射时,不使基材受损程度的时间,就不受限制。作为一例,在与脉冲式第一白光一同照射包含第二紫外线的第二光的情况下,第二紫外线照射时间可以为1sec至100sec,具体地,可以为10sec至60sec,更加具体地,可以为20sec至60sec(tuvl)。在此情况下,如在之前的关系式6中所述,在至少持续照射0.5tuv2的第二紫外线的时间点照射第一白光为宜。
为了使导电纳米单体相互熔敷之后向透明高分子层下沉,熔敷为一体的导电纳米单体中不残留有机粘结剂为宜。即,在照射第一光之后残留的有机粘结剂被第二光照射所去除为宜。也从这种侧面上讲,第二光与第一白光一同包含第二紫外线为宜。
在本发明一实施例的制造方法中,可相互独立地照射第一光和第二光,与此相反,可以连续照射第一光和第二光。相互独立地照射可表示在照射第一光之后,在位于基材上的导电纳米单体存在不照射光的休止期。连续且依次照射第一光和第二光可以表示在第一光的照射与第二光的照射之间不存在有意的休止期的情况。这种独立照射或连续照射可在建立制造工序线时根据设计来进行变更。此时,在第二光包含第二紫外线,且第二紫外线的强度与第一紫外线的强度相同的情况下,可通过在tuv1和tuv2的合并时间内连续照射紫外线,来体现第一光的第一紫外线和第二光的第二紫外线。当照射第一光和第二光时,在设定时间(tuvl+tuv2)内借助单一的紫外线灯来连续照射紫外线的情况下,可以容易建立工序线以及减少费用,除此之外,还具有工序变数操作更加容易的优点。
如上所述,通过照射包含第二紫外线及第一白光的第二光,从而可使导电纳米单体相互熔敷,并且可形成物理上为一体的导电性网状物。
当与这种熔敷(光烧结)一同照射与第二紫外线一同照射的第一白光时,在导电纳米单体的接触区域中产生的热量(通过吸收光能来产生的热量)通过导电性网状物传播,从而对与导电性网状物相接触的透明高分子区域进行加热,由此可使导电性网状物向透明高分子层下沉。
即,通过第二光照射步骤,可与导电纳米单体的光烧结一同,使导电纳米单体结合为一体的导电性网状物向透明高分子层下沉。由此,第二光照射步骤可以与步骤b)的施加能量步骤相对应。
在本发明的一实施例中,可选地,当照射第二光时,还可照射红外线。详细地,第二光可与第二紫外线、第一白光一同,还可包含红外线。
如上所述,在照射第二紫外线的过程中,可以照射第一白光,在照射第一白光之后或与在照射第一白光时一同照射红外线。
由此,当照射第二紫外线及第一白光时,与由导电纳米单体中所产生的热量一同,透明高分子层被红外线所加热,从而可使导电性网状物更加顺畅地向透明高分子层下沉。
红外线表示0.75μm至lmm波长频带的光,众所周知,由于红外线比可见光或紫外线具有强热作用,因而还被称之为热光。红外线可包含0.75μm至3μm波长的近红外线、3μm至25μm波长的红外线、25μm至lmm的远红外线或它们的组合。
作为红外线的强度及照射时间,只要能够既防止基材受损,又在照射第一白光的同时或照射之后与第二紫外线一同被照射,从而可软化透明高分子层的程度即可。作为具体的一例,能够以100W/cm2至1000W/cm2照射5秒至100秒钟的红外线,但本发明并不局限于被照射的红外线的强度及照射时间。
但是,如上所述,由于能够仅通过照射第二紫外线和第一白光也可使导电性网状物向透明高分子层下沉,因而可选择性地照射红外线。
透明导体
本发明包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明包括通过上述制造方法制造,从而具有90%以上的透光率,且具有1.5%以下雾度(haze)的透明导体。
本发明包括显示装置,上述显示装置包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明包括平板液晶显示器(flat liquid crystal displays),上述平板液晶显示器包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明触控面板(touch panel),谁能告诉触控面板包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明包括电致发光装置(electroluminescent devices),上述电致发光装置包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明包括太阳能电池(photovoltaic cells),上述太阳能电池包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明包括防静电层(anti-static layers),上述防静电层包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明包括电磁波屏蔽层(electromagnetic wave shielding layers),上述电磁波屏蔽层包括通过上述制造方法制造的透明导体。
本发明一实施例的透明导体的特征在于,包括:基材;以及复合层,位于基材上,复合层包括:玻璃转化温度(Tg;glass temperature)为80℃以上的透明高分子层;以及包含于透明高分子层的导电性网状物,导电性网状物包括选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物,以复合层的总厚度为基准,相对于从作为与复合层的基材相接触的面的下部面至达到5%厚度的下部区域中的纳米单体密度,从作为复合层的下部面的相向面的表面至达到5%厚度的上部区域中的纳米单体的密度相对大。
实验性地,在下部区域中的纳米单体的密度相当于通过对位于下部区域的纳米单体的数量进行计数来除以下部面面积的值。实验性地,在上部区域中的纳米单体的密度可相当于通过对位于上部区域的纳米单体的数量进行计数来除以表面面积(与下部面面积相同)的值。
若从另一个角度进行说明,则本发明一实施例的透明导体的特征在于,包括:基材;以及复合层,位于基材上,复合层包括:玻璃转化温度(Tg;glass temperature)为80℃以上,具体为80℃至140℃,更加具体为100℃至140℃,进一步具体为110℃至130℃的透明高分子层;以及包含于透明高分子层的导电性网状物,导电性网状物包括选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物,相对于位于作为与复合层的基材相接触的面的下部面的纳米单体数量,位于作为上述下部面的相向面的表面的纳米单体数量大。在此情况下,位于下部面的纳米单体的数量可表示下部面的每单位面积的纳米单体数量,位于表面的纳米单体的数量可表示表面的每单位面积的纳米单体数量。在此情况下,如下所述,在纳米单体从表面突出的情况下,也可以视为纳米单体位于表面(露出)。
通过在基材首先形成透明高分子层之后,以玻璃转化温度以上的温度对透明高分子层进行加热来使其软化,并使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉的方法,可呈现出上述上部区域与下部区域之间的纳米单体之间的密度差或下部面与表面之间的纳米单体数量之差特性。
本发明一实施例的透明导体包括:基材;以及复合层,位于基材上,复合层包括:玻璃转化温度(Tg;glass temperature)为80℃以上,具体为80℃至140℃,更加具体为100℃至140℃,进一步具体为110℃至130℃的透明高分子层;以及包含于透明高分子层的导电性网状物,导电性网状物可以为选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
一部分被包含的结构可表示导电性网状物的至少一部分具有向透明高分子层的上部突出的结构。突出的导电性网状物区域,具体地,突出的纳米单体可以处于其表面未被透明高分子层的透明高分子物质所涂敷的状态。具体地,突出的导电性网状物区域(突出的纳米单体)可具有形成导电性网状物的物质其本身的表面。
如上所述,本发明一实施例的透明导体具有导电性网状物的一部分包含于透明高分子层的特性,如上所述,这种特性为通过如下方法典型出现的特性,即,上述方法为在基材首先形成透明高分子层之后,以玻璃转化温度以上的温度对透明高分子层进行加热来使其软化,并使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉的方法。
在以玻璃转化温度以上的温度对透明高分子层进行加热来使其软化,并使导电性网状物向被软化的透明高分子层下沉的过程中,可根据所下沉的程度来调节调节突出的导电性网状物区域。
作为具体且非限制性一例,整个导电性网状物的0.1重量百分比至30重量百分比可能处于向透明高分子层表面突出的状态。即,在形成导电性网状物的纳米单体的总重量中,0.1重量百分比至30重量百分比的纳米单体可能处于向透明高分子层表面突出的状态。
作为方法,本发明一实施例的透明导体包括导电性网状物向形成于基材上的透明高分子层下沉而形成的复合层,导电性网状物可以为选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
在本发明一实施例的透明导体包括由多个导电纳米单体在导电纳米单体之间的接触区域中通过熔融粘结来结合为一体的导电纳米单体的网状物,并以至少具有20mm×20mm面积的大面积导电纳米单体的网状物为基准,由以下关系式7规定的面电阻均匀度为90%以上的透明导体。
关系式7
面电阻均匀度(%)=[1-(面电阻标准偏差)/平均面电阻)]×100
在此情况下,面电阻标准偏差和平均面电阻可通过以至少具有20mm×20mm面积的大面积透明导体为基准,在将上述面积均匀分割为9个以上区域之后,通过按分割区域至少10次随机测定面电阻来获取。
在本发明一实施例的透明导体的情况下,当以1cm曲率半径进行1000次弯曲测试(二点弯曲测试)时,由以下关系式8规定的面电阻增加率为1.4以下,从而既具有物理柔韧性,又在反复变形时,也可稳定地维持导电率。
关系式8
面电阻增加率=弯曲测试之后的面电阻/弯曲测试之前的面电阻
本发明一实施例的透明导体的平均面电阻可以为100ohm/sq以下。
本发明一实施例的透明导体的透光率可以为90%以上,雾度(haze)可以为1.5%以下。透光率可根据ASTM D 1003来测定,雾度可根据ASTM D1003来测定。
在本发明一实施例的透明导体中,基材、透明高分子层的物质、导电性网状物的物质、结构等与上述内容类似或相同,并包括在上述基材、透明高分子层、导电性网状物及施加能量中所说明的所有内容。
但是,透明高分子层的厚度可以为50nm至10μm,具体地,可以为50nm至2000nm,由此,复合层的厚度可以为50nm至10μm,具体地,可以为50nm至2000nm,但并不局限于此。
但是,以100重量份的透明高分子为基准,复合层可含有1至30重量份的导电性网状物,具体地,可含有5至30重量份的导电性网状物,更加具体地,可含有5至15重量份的导电性网状物,但并不局限于此。
本发明包括显示装置,上述显示装置包括上述透明导体。
本发明包括平板液晶显示器(flat liquid crystal displays),上述平板液晶显示器包括透明导体。
本发明包括触控面板(touch panel),上述触控面板包括上述透明导体。
本发明包括电致发光器件(electroluminescent devices),上述电致发光器件包括上述透明导体。
本发明包括太阳能电池(photovoltaic cells),上述太阳能电池包括上述透明导体。
本发明包括防静电层(anti-static layers),上述防静电层包括上述透明导体。
本发明包括电磁波屏蔽层(electromagnetic wave shielding layers),上述电磁波屏蔽层包括透明导体。
作为用于实验性地证明本发明优秀性的一例,提供施加热能的例。
实施例1
利用玻璃转化温度为118.39℃的透明高分子来在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上以1000nm的厚度来形成了透明高分子层。在将以作为非溶剂的去离子水用作分散溶剂的分散有银纳米金属线的分散液涂敷与透明高分子的透明高分子层上之后经过干燥来形成了银纳米金属线网状物。
银纳米金属线的平均直径为25nm,纵横比为1000,以100重量份的透明高分子层为基准,以形成15重量份的银纳米金属线网状物的方式涂敷了银纳米金属线分散液。
之后,将透明高分子层加热至120℃,并在120℃的温度下维持90秒钟之后经过冷却来制造出透明导体。
基板的透光率及雾度为92.57%(透光率)及0.78%(雾度),形成有透明高分子层的基板的透光率及雾度为92.25%及0.54%。制成的透明导体的透光率为91.31%,雾度为1.2%,面电阻为70ohm/sq至100ohm/sq。
通过观察扫描电子显微镜,确认到所有银纳米金属线网状物淹没于透明高分子层。
作为用于实验性地证明本发明优秀性的一例,提供施加光能的例。
实施例2
利用了形成有与施加热能的实施例1相同的高分子层的聚对苯二甲酸乙二醇酯基板。
作为导电纳米单体,使用了平均直径为20nm,且平均长度为25μm的银纳米金属线。紫外线-可见光分光光谱的结果,银纳米金属线的吸光峰值为355.2nm。作为用于制备分散液的粘结剂,使用了重均平均分子量为8万6千的羟丙基甲基纤维素(HPMC),作为分散溶剂,使用了去离子水。以使分散液含有0.15重量百分比的银纳米金属线及0.15重量百分比的羟丙基甲基纤维素的方式向分散溶剂中投入了银纳米金属线及羟丙基甲基纤维素并进行了混合。之后,利用旋涂在形成有透明高分子层的基板上涂敷了分散液,以便形成100重量份的透明高分子层为基准来形成15重量份的银纳米金属线网状物。
之后,利用近红外线灯(Adphos L40)以350W的强度向涂敷膜照射10秒钟的近红外线来对涂敷膜进行了干燥。
干燥之后,利用紫外线灯(LUMATEC SUV-DC,UV-C)以0.31mW/cm2、0.69mW/cm2或2.78mW/cm2的强度照射了20秒钟的紫外线(第一紫外线)。之后,以3.13mW/cm2的强度照射了50秒钟的紫外线(第二紫外线),在停止照射紫外线(第二紫外线)之前利用氙气灯(firstlight,350~950nm波长)来以15msec的脉冲宽度,且2800W/cm2的强度照射了1次脉冲式白光,由此制造出透明导体。
通过追加实验,当以2.78mW/cm2的强度向厚度为500nm的纯粹的羟丙基甲基纤维素膜照射20分钟的紫外线时,确认到实际上未发生重量的减少。并且与分散液相同地,在玻璃板上形成具有1:1重量比的银纳米金属线和羟丙基甲基纤维素的复合膜之后,以0.31mW/cm2的强度照射了20分钟的紫外线,之后对重量减少进行了测定,其结果,确认到以包括玻璃板在内的总质量为基准,发生了0.173%的质量减少。利用X射线光电子能谱分析(XPS)来对C 1s进行测定的结果,确认到纯粹C的质量从照射紫外线之前的61.3质量百分比,减少到C 1s为47.36质量百分比。
实施例3
以与实施例2相同的方式执行,但利用紫外线灯及氙气灯来向被干燥的涂敷膜照射了5秒钟的2.78mW/cm2的紫外线(第一紫外线),并在照射紫外线的同时,以5msec的脉冲宽度、10msec的脉冲间隙以及666W/cm2的强度照射了15次的脉冲式白光(第二白光)。之后,照射了50秒钟的3.13mW/cm2的紫外线(第二紫外线),在停止照射紫外线(第二紫外线)之前,以15msec的脉冲宽度以及以2800W/cm2的强度照射1次脉冲式白光(第一白光),由此制造出透明导体。
此时,在将未包含粘结剂的纯粹的银纳米金属线涂敷与玻璃板之后,以10msec的脉冲间隙以及666W/cm2的强度照射15次的脉冲式白光的情况下,确认到未发生光烧结。
通过观察扫描电子显微镜,确认到从实施例2及实施例3中制造出的透明导体均顺畅地发生了银纳米金属线之间的熔敷,从而实现了光烧结,如通过扫描电子显微镜对实施例2中制造出的透明导体进行观察的图1(低倍率)及图2(高倍率),确认到可以仅通过利用紫外线照射(第二紫外线)和氙气灯的脉冲式白光的照射,使银纳米金属线网状物下沉并淹没于透明高分子层。
制造出的透明导体的面积为20mm×20mm,在将上述面积分割为9个区域之后,利用4点探针对每个分割区域的面电阻随机实施了10次的测定,并将所有分割区域的测定结果综合起来获得了平均面电阻及面电阻偏差。
确认到,与照射第一紫外线时的强度无关地,制造出的透明导体的面电阻均匀度为98%以上,通过银纳米金属线之间的熔敷来使银纳米金属线网状物的导电更加顺畅,并且透明导体的平均面电阻为进一步提高的83ohm/sq。
在实施例中制造的透明导体的透光率为91.07%(实施例2)及91.25%(实施例3),雾度为1.22%(实施例2)及1.23%(实施例3)。
对制造出的透明导体进行了弯曲(bending)测试。详细地,通过二点弯曲试验在10mm的弯曲半径下实施了1000次的弯曲测试。即使对在实施例2及实施例3中制造出的所有透明导体以10mm的曲率半径实施1000次的弯曲测试,面电阻增加率也为1.4以下,可知,即使在反复的物理变形情况下,也可稳定地维持低面电阻。
在实施例1至3中制造出的透明导体中,去除基板,并以基板和透明高分子层的表面为基准来对从表面至达到50nm的厚度的透明高分子层通过蚀刻来去除之后对所露出的银纳米金属线进行了观察,结果,确认到在下部区域实际上不存在银纳米金属线。通过相同的方法来制造样品,并对从透明高分子层的表面至达到50nm的厚度的透明高分子层以蚀刻的方式去除后的结果,确认到在以蚀刻的方式去除的上部区域存在银纳米金属线。
如上所述,在本发明中,通过特定的事项和限制性实施例及附图来进行了说明,但提供这些的目的仅仅在于有助于更加整体性地理解本发明,本发明并不局限于上述实施例,只要是本发明所属技术领域的普通技术人员,就可以通过这些记载进行多种修改及变形。
因此,本发明的思想不应局限于所说明的实施例而定,除了后述的发明要求保护范围之外,与该发明要求保护范围具有等同或等价变形的所有发明应术语本发明的思想范畴。

Claims (31)

1.一种透明导体的制造方法,其特征在于,包括:
步骤a),制造在基材上依次层叠透明高分子层和导电性网状物而成的层叠体;以及
步骤b),通过向所述层叠体施加能量来使所述导电性网状物向透明高分子层下沉。
2.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述能量为热能、光能或热能及光能。
3.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述步骤b)包括通过施加能量来以玻璃转化温度以上的温度对所述层叠体的透明高分子层的透明高分子进行加热,从而使所述导电性网状物向透明高分子层下沉的步骤。
4.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,
在所述步骤b)中,所述能量至少包括光能,
在步骤b)中,照射红外线、紫外线、可见光、微波或它们的组合的光。
5.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述导电性网状物为选自导电纳米金属线、导电纳米管及导电纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
6.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述导电性网状物为选自银纳米金属线、银纳米带、碳纳米管、碳纳米金属线及碳纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
7.根据权利要求5所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述导电性网状物为由所述纳米单体相互物理粘结的多孔性结构体或由所述纳米单体相接触或缠绕而成的多孔性结构体。
8.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述透明高分子层的透明高分子的玻璃转化温度为80℃至140℃。
9.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述透明高分子层的透明高分子为选自聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、三醋酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、金属离子交联型乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚亚安酯、赛璐酚及聚烯烃中的一种或2种以上的混合物。
10.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述步骤a)包括:
步骤a1),将含有透明高分子或透明高分子的聚合单体的第一溶液涂敷于基材上来形成涂敷膜;以及
步骤a2),对所述涂敷膜实施干燥。
11.根据权利要求10所述的透明导体的制造方法,其特征在于,还在执行所述步骤a2)之后或在执行步骤a2)的同时执行对所述涂敷膜的透明高分子或透明高分子的聚合单体进行聚合的步骤。
12.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述透明高分子层被图案化或未被图案化。
13.根据权利要求1所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述步骤a)包括步骤a3),在所述步骤a3)中,在形成有所述透明高分子层的基材的所述透明高分子层表面涂敷选自导电纳米金属线、导电纳米管及导电纳米带中的一种或2种以上的纳米单体分散于分散溶剂的分散液。
14.根据权利要求13所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述分散液还含有有机粘结剂。
15.根据权利要求14所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述有机粘结剂为分子量为5×105以下的天然聚合物或合成聚合物。
16.根据权利要求14所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述有机粘结剂选自由包含糖原、直链淀粉、支链淀粉、胼胝质、琼脂、褐藻酸、藻酸盐、果胶、卡拉胶、纤维素、几丁质、甲壳质、凝结多糖、葡聚糖、果糖、胶原蛋白、结兰胶、阿拉伯树胶、淀粉、黄原胶、黄蓍胶、刺梧桐胶、卡拉胶、葡甘聚糖或它们的组合的多糖类;纤维素酯或包含纤维素醚的多糖类衍生物;聚乙二醇;聚乙烯吡咯烷酮;以及聚乙烯醇组成的组中的一种或2种以上。
17.根据权利要求13所述的透明导体的制造方法,其特征在于,在所述步骤a3)之后还包括通过向涂敷有分散液的涂敷膜照射包含红外线的光来实施干燥的步骤。
18.根据权利要求14所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述导电性网状物的导电物质具有表面等离子体激元或包括光催化剂功能在内的光学活性。
19.根据权利要求18所述的透明导体的制造方法,其特征在于,包括:
第一光照射步骤,向涂敷于所述透明高分子层表面的纳米单体照射包含第一紫外线的第一光;以及
第二光照射步骤,向被照射第一紫外线的纳米单体照射包含脉冲式第一白光的第二光。
20.根据权利要求19所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述第二光还包含第二紫外线、第二红外线或第二紫外线及第二红外线。
21.根据权利要求19所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述第一光还包含脉冲式第二白光。
22.根据权利要求19所述的透明导体的制造方法,其特征在于,在所述第二光照射步骤中执行所述步骤b)。
23.根据权利要求21所述的透明导体的制造方法,其特征在于,所述第一白光及第二白光分别包含波长相当于所述纳米单体的紫外线-可见光分光光谱中的纳米单体的吸光峰值的光。
24.一种透明导体,其特征在于,包括:
基材;以及
位于所述基材上的复合层,
所述复合层包括:
玻璃转化温度为80℃以上的透明高分子层;以及
包含于所述透明高分子层的导电性网状物,
所述导电性网状物包括选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物,
以所述复合层的总厚度为基准,相对于从作为与所述复合层的基材相接触的面的下部面至达到5%的厚度的下部区域中的所述纳米单体密度,从作为复合层的下部面的相向面的表面至达到5%的厚度的上部区域中的所述纳米单体的密度相对大。
25.一种透明导体,其特征在于,包括:
基材;以及
位于所述基材上的复合层,
所述复合层包括:
玻璃转化温度为80℃以上的透明高分子层;以及
一部分包含于所述透明高分子层的导电性网状物,
所述导电性网状物包括选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
26.一种透明导体,其特征在于,包括由导电性网状物向形成在基材上的透明高分子层下沉来形成的复合层,
所述导电性网状物包括选自纳米金属线、纳米管及纳米带中的一种或2种以上的纳米单体的网状物。
27.根据权利要求24至26中任意一项所述的透明导体,其特征在于,所述透明导体的透光率为90%以上,雾度为1.5%以下。
28.根据权利要求24至26中任意一项所述的透明导体,其特征在于,至少以20mm×20mm的面积为基准,由以下关系式1规定的所述透明导体的面电阻均匀度为90%以上:
关系式1
面电阻均匀度(%)=[1-(面电阻标准偏差)/平均面电阻)]×100。
29.根据权利要求24至26中任意一项所述的透明导体,其特征在于,当以1cm的曲率半径进行1000次弯曲测试时,由以下关系式2规定的所述透明导体的面电阻增加率为1.4以下:
关系式2
面电阻增加率=弯曲测试之后的面电阻/弯曲测试之前的面电阻。
30.根据权利要求24至26中任意一项所述的透明导体,其特征在于,所述透明导体的平均面电阻为100ohm/sq以下。
31.根据权利要求24至26中任意一项所述的透明导体,其特征在于,所述导电性网状物为由所述纳米单体相互物理粘结的多孔性结构体或由所述纳米单体相接触或缠绕而成的多孔性结构体。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108962436A (zh) * 2018-07-06 2018-12-07 无锡众创未来科技应用有限公司 制造透明导电薄膜的方法
CN109461516A (zh) * 2018-11-07 2019-03-12 刘紫嫣 一种导电银胶及其制备方法
CN111512401A (zh) * 2017-12-29 2020-08-07 爱泰德有限公司 透明电极制造方法
CN112349449A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种透明导电涂层及其制备方法和应用

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10090078B2 (en) 2015-10-07 2018-10-02 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Nanocomposite films and methods of preparation thereof
KR102521507B1 (ko) * 2016-06-01 2023-04-14 한국전기연구원 금속나노벨트와 탄소나노소재 복합체를 이용한 전도성 섬유 및 그 제조방법
US10329660B2 (en) * 2017-04-07 2019-06-25 Mind Technology Development Limited Flexible transparent thin film
US10572089B2 (en) * 2017-07-12 2020-02-25 Mind Technology Development Limited Sensing film with an integrated structure
KR102234230B1 (ko) * 2017-05-29 2021-04-01 주식회사 에스지플렉시오 나노와이어 투명 전극 및 이의 제조방법
KR20200057084A (ko) 2017-10-11 2020-05-25 뉴 아시아 그룹 홀딩스 리미티드 통합된 구조를 갖는 감지 필름
KR102125125B1 (ko) * 2018-02-23 2020-06-19 한양대학교 에리카산학협력단 다공성 구조체 및 그 제조 방법
US11910525B2 (en) * 2019-01-28 2024-02-20 C3 Nano, Inc. Thin flexible structures with surfaces with transparent conductive films and processes for forming the structures
CN110258126A (zh) * 2019-07-22 2019-09-20 中国科学院工程热物理研究所 一种红外隐身迷彩布料及其制备方法
JP2022545583A (ja) * 2019-09-09 2022-10-27 エスジー フレキシオ カンパニー リミテッド 導電性光学フィルムおよびその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102421600A (zh) * 2009-05-14 2012-04-18 杜邦帝人薄膜美国有限公司 透明导电复合膜

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004230690A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Takiron Co Ltd 制電性透明樹脂板
US20090056854A1 (en) * 2006-04-04 2009-03-05 Top-Nanosis, Inc. Method for manufacturing conductive composite material
US8018568B2 (en) * 2006-10-12 2011-09-13 Cambrios Technologies Corporation Nanowire-based transparent conductors and applications thereof
JP5194480B2 (ja) 2007-02-20 2013-05-08 東レ株式会社 カーボンナノチューブコーティング膜およびその製造方法
JP5288601B2 (ja) 2007-10-10 2013-09-11 旭化成株式会社 透明導電膜の形成方法
JP2009094033A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 Konica Minolta Holdings Inc 透明導電材料その製造方法及びそれを用いた透明導電素子
JP5533669B2 (ja) * 2009-01-19 2014-06-25 コニカミノルタ株式会社 透明電極、その製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子
KR20130048287A (ko) 2010-03-05 2013-05-09 케어스트림 헬스 인코포레이티드 투명 전도성 필름, 제품, 및 방법
WO2012021460A2 (en) * 2010-08-07 2012-02-16 Michael Eugene Young Device components with surface-embedded additives and related manufacturing methods
JP5888976B2 (ja) * 2011-09-28 2016-03-22 富士フイルム株式会社 導電性組成物、導電性部材およびその製造方法、タッチパネル並びに太陽電池
KR101317216B1 (ko) 2011-09-29 2013-10-16 한국과학기술원 패턴 형성방법 및 이를 적용한 투명전극, 터치스크린, 태양전지, 마이크로 히터, 투명 박막 트랜지스터, 플렉서블 디스플레이 패널, 플렉서블 태양전지, 전자책, 박막 트랜지스터, 전자파 차폐시트, 플렉서블 인쇄회로기판
KR101305710B1 (ko) 2011-12-21 2013-09-09 엘지이노텍 주식회사 나노 와이어 조성물 및 투명전극 제조 방법
KR101436061B1 (ko) 2011-12-30 2014-09-01 에스케이씨 주식회사 투명 전도성 필름용 복합 입자 및 이를 이용한 투명 전도성 필름
US8915414B2 (en) * 2012-02-10 2014-12-23 Illinois Tool Works Inc. Combustion fastener tool with lockout mechanism
JP2013206809A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Toyobo Co Ltd 透明導電性フィルム
US9236162B2 (en) * 2012-04-26 2016-01-12 Osaka University Transparent conductive ink and transparent conductive pattern forming method
JP5569607B2 (ja) 2013-02-01 2014-08-13 コニカミノルタ株式会社 透明導電膜、透明導電性フィルム及びフレキシブル透明面電極
JP6147542B2 (ja) 2013-04-01 2017-06-14 株式会社東芝 透明導電フィルムおよび電気素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102421600A (zh) * 2009-05-14 2012-04-18 杜邦帝人薄膜美国有限公司 透明导电复合膜

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111512401A (zh) * 2017-12-29 2020-08-07 爱泰德有限公司 透明电极制造方法
CN111512401B (zh) * 2017-12-29 2021-10-01 爱泰德有限公司 透明电极制造方法
CN108962436A (zh) * 2018-07-06 2018-12-07 无锡众创未来科技应用有限公司 制造透明导电薄膜的方法
CN109461516A (zh) * 2018-11-07 2019-03-12 刘紫嫣 一种导电银胶及其制备方法
CN112349449A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种透明导电涂层及其制备方法和应用
CN112349449B (zh) * 2020-10-30 2022-04-08 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种透明导电涂层及其制备方法和应用

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Publication number Publication date
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