CN108367972A - 包括导电网的透明件 - Google Patents

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A·毕玛南德
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Abstract

透明件包含透明基板与在该透明基板上的多个导电线，该导电线中的至少一个与至少一个其他的导电线相交，并且该导电线中的至少一个具有不超过50μm的宽度，以减少透过该透明件传输或由该透明件反射的光的光衍射所导致的发散，相较于包含具有大于50μm宽度的导电线的透明件。涂布基板包含：基板；在该基板上的介电层；以及包含导电层在该介电层上的传感器，其中选自该介电层和该导电层的至少一层通过选自平板印刷、喷墨印刷、和气溶胶喷射印刷的至少一种方法形成。

Description

包括导电网的透明件
发明背景
导电透明件具有各式各样的用途。举例来说，导电透明件可用作飞行载具(例如，飞机)的座舱盖、窗或挡风玻璃，或作为地面载具的装甲等级透明件，例如AM GeneralHMMWV的挡风玻璃或窗。为AM General,LLC的注册商标。当用作飞机的座舱盖、窗或挡风玻璃、或用作地面载具的装甲等级透明件时，具有除雾和除冰能力的透明件是有利的。举例来说，除了其他因素之外，除雾和除冰可经由透明件(例如，窗或挡风玻璃)的导电部分，例如铟锡氧化物(ITO)层或电镀网格，加热该透明件完成，由此防止或减少冰或冷凝的形成，或在该透明件上解冻已形成的冰或蒸发冷凝物。ITO层有时被包含作为装甲等级透明件的导电部分。
就导电透明件而言，能够避免或减少静电荷的累积以及具有电磁干扰(EMI)屏蔽能力也是有利的，由此屏蔽载具内部电子系统的电磁干扰。可通过排出或耗散由于沉积静电和/或雷击累积在该透明件上的静电，以避免或减少静电荷的累积。此外，可通过避免或减少透过该透明件的破坏性电磁辐射(即，干扰电子系统的电磁辐射)的传输提供EMI屏蔽。
一般飞行器的透明件包含生产成本昂贵的导电部分，并且其制备经常伴随着低百分比的收率。举例来说，该透明件的导电部分可为编织丝网。再者，一些飞机的窗包含电镀网格，其使用有机底漆、铜、光掩模和抗蚀剂、以及铜和镍的电镀的应用。这些方法步骤的各者增加方法的复杂度，增加制造的费用以及增加搬运损坏的风险。举例来说，一般飞机的透明件和装甲等级的透明件是使用需要昂贵的室的真空沉积方法生产、耗时，并且它们本身可能在该透明件或其涂层产生缺陷。
此外，某些飞机的透明件经常无法提供令人满意的除冰、静电耗散、和/或EMI屏蔽能力，并且目前正使用的一些导电透明件具有不令人满意的寿命。因此，对于能够提供除冰、静电耗散和/或EMI屏蔽性质，以及可通过比传统工业技术，例如电镀、真空沉积、和编织丝网的形成更简单和更经济的方法生产的耐用导电性飞机透明件和导电性装甲等级透明件有需求。
概述
本公开内容的实施方式一般涉及包含多个导电线(例如，导电网(conductivemesh))的透明件。举例来说，下列说明涉及包含多个导电线的透明件，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交，以及该导电线减少光学畸变和/或光衍射(例如，可见光的光学畸变和/或光衍射，例如举例来说，夫琅禾费(Fraunhofer)衍射)，以及涉及包含该透明件的飞行载具或地面载具。再者，下列说明涉及制备包含导电网的透明件的方法。
根据实施方式，透明件包含：透明基板；以及在该透明基板上的多个导电线，该导电线的至少一者与至少一个其他的导电线相交，并且该导电线的至少一者具有不超过50μm(例如，不超过15μm)的宽度，以减少由于透过该透明件传输或由该透明件反射的光的光衍射导致的发散(distraction)，相较于包含具有大于50μm(或大于15μm)宽度的导电线的透明件。
在示例实施方式中，两个导电线之间的距离可不超过1mm。
该透明件可在1Hz至25GHz(例如，3Hz至25GHz或1GHz至25GHz)的频率提供电磁干扰(EMI)屏蔽。
该透明件可还包含在该基板上的透明导电氧化物。
该透明件可在3Hz至300kHz的频率提供EMI屏蔽。
该导电线的至少一者可具有起伏。
在示例实施方式中的起伏具有波峰和波谷，以使得两个相邻波峰之间的距离不超过30μm。
在示例实施方式中的起伏具有波峰和波谷，以使得两个相邻波峰之间的距离不超过30μm。
该透明件可还包含：在该基板上的介电层；以及在该介电层上包含导电层的传感器，其中选自该介电层和该导电层的至少一层是由选自平板印刷(例如，光刻法)、喷墨印刷、和气溶胶喷射印刷的至少一种方法形成。
加热层可介于该基板和该传感器之间。
该加热器层可包含多个导电线。
该传感器可选自温度传感器、裂纹探测器、电弧探测器、应变计、与湿度传感器。
载具可包含示例实施方式的透明件。
该载具可为飞行载具。
该载具可为地面载具。
智能窗可包含该透明件。
根据本公开内容的实施方式，涂布基板可包含：基板；在该基板上的介电层；以及在该介电层上包含导电层的传感器，其中选自该介电层和该导电层的至少一层是由选自平板印刷(例如，光刻法)、喷墨印刷、和气溶胶喷射印刷的至少一种方法形成。
该涂布基板可进一步包含介于该基板和该传感器之间的加热器层。
该传感器可选自温度传感器、裂纹探测器、电弧探测器、应变计、与湿度传感器。
载具可包含示例实施方式的涂布基板。
通过包含该导电线(例如，导电网)，根据本公开内容的实施方式的透明件可比传统的飞行器或装甲等级透明件用显著较低的成本生产，因为该导电网的实施方式(以及该透明件本身的实施方式)的生产并不需要生产传统透明件所需的非常昂贵的真空沉积室。此外，本公开内容的实施方式的导电网可具有任何大范围的导电率，并因此可提供优异的EMI屏蔽、静电耗散、除冰和/或除雾。
根据实施方式，透明件包含：透明基板；以及在该透明基板上的多个导电线，该导电线限定具有至少一个弯曲侧的多边形，该弯曲侧具有不超过500μm的曲率半径。
附图简述
附图与说明书一起示例本公开内容的示例实施方式，并且与本说明书一起作为解释公开内容的原理。
图1为显示已经穿过聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的图像。
图2包含显示已经穿过包含具有大体上为方形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为方形网格排列的放大图的下图。
图3包含显示已经穿过包含具有大体上为六边形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为六边形网格排列的放大图的下图。
图4包含显示已经穿过包含具有大体上为六边形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为六边形网格排列的放大图的下图。
图5包含显示已经穿过包含具有大体上为六边形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为六边形网格排列的放大图的下图。
图6为包含导电网的透明件的分解、剖面图。
图7是根据本公开内容的示例实施方式的多个导电线的示意图。
图8为包含导电网的透明件的分解、剖面图。
图9为包含导电网的透明件的分解、透视图。
图10为显示将聚合物膜、第二粘合膜、和基板一起层压，以形成层压基板的流程图。
图11为显示将聚合物膜、第二粘合膜和基板一起层压，以形成层压基板的示意图。
图12为显示将覆盖层和第一粘合膜一起层压，以形成层压覆盖层的流程图。
图13为显示将覆盖层和第一粘合膜一起层压，以形成层压覆盖层的示意图。
图14为显示将层压覆盖层和层压基板一起层压，以形成透明件的流程图。
图15为显示将层压覆盖层和层压基板一起层压，以形成透明件的示意图。
图16为显示在一定频率范围的示例透明件的EMI屏蔽有效性的图。
图17是根据本公开内容的示例实施方式显示透明件的加热图案的热图像。
图18为显示在一定光波长范围的示例透明件的光透射率的图。
图19是根据公开内容的示例实施方式的智能窗的分解、剖面图。
图20是根据公开内容的另一个示例实施方式的智能窗的分解、剖面图。
图21是根据公开内容的另一个示例实施方式的智能窗的分解、剖面图。
图22是根据公开内容实施方式的透明件的分解、剖面图。
图23是公开内容实施方式的传感器的俯视图。
图24是根据公开内容实施方式的透明件的分解、透视图。
图25是根据公开内容实施方式包含传感器的透明件的俯视图。
图26是根据公开内容实施方式包含传感器的透明件的俯视图。
图27是根据本公开内容实施方式的传感器的透视图。
图28-30为导电线的实施方式的SEM图像。
图31为光穿过包含显示于图28-30的导电线的透明件实施方式的图像。
图32-34为导电线实施方式的SEM图像。
图35为光穿过包含显示于图32-34的导电线的透明件实施方式的图像。
详细说明
在下列详细说明与权利要求中，各种膜和层是描述为在一个或多个额外的膜和层(一个或多个)“之上”。此语言仅代表该膜和层的相对位置。因此，在一些实施方式中，两个膜和/或层确实彼此相邻，而在其他实施方式中，该同样的两个膜和/或层是由一个或多个额外的膜(一个或多个)和/或层(一个或多个)隔开。在各个情况中，两个膜和/或层的其中一者被认为在另一个膜或层“之上”。此外，“在…之上”可意指“在…之下”。举例来说，取决于视点，在另一个膜或层“之上”的膜或层也可被认为在另一个膜或层“之下”。此外，如本文使用，术语“膜”指称当其不被另一个特征(feature)支撑时，无法维持固定的形状的薄、柔软的片材。
本公开内容的实施方式涉及包含导电网的透明件。此类透明件具有各式各样的用途，举例来说，作为飞行载具(例如，飞行器)的座舱盖、窗或挡风玻璃，或作为地面载具的装甲等级挡风玻璃或窗。举例来说，根据本公开内容实施方式的透明件可用作AM GeneralHMMWV的挡风玻璃或窗。因此，本公开内容的示例实施方式涉及包括包含导电网的透明件的飞行载具。本公开内容的实施方式也可涉及智能窗、传感器(例如，湿度传感器、裂纹探测器、电弧探测器、应变计、温度传感器、等等)、等等。举例来说，本公开内容的实施方式可涉及传感器，例如可用于探测湿度进入加热器膜(heater film)的湿度传感器，其可局部地破坏该加热器膜，由此导致对透明件(例如，窗和/或挡风玻璃)的破坏或失效。在一些实施方式中，该传感器可包含裂纹传感器，其可用于探测在导电膜(例如，透明导电膜，例如导电氧化物膜)上或在其中的裂纹(例如，微裂纹)。在导电膜上或在其中的裂纹(例如，微裂纹)可由于包含该导电膜的透明件(例如，窗和/或挡风玻璃)的机械变形累积在该导电膜上的应力生成，和/或可由于累积在该透明件上的p-静电荷的电容效应引起在该导电膜(例如，加热器膜)上累积高压产生过量的热生成该裂纹。在一些实施方式中，该传感器可包含可用于探测在透明件(例如，该挡风玻璃和/或窗)上的电弧的电弧探测器，该电弧举例来说，由可破坏加热器膜的雷电风暴所造成。
该导电网可包含多个导电线以及该导电线可减少光学畸变和/或光衍射(例如，夫琅禾费衍射)。举例来说，当朝向包含可减少光学畸变和/或光衍射(例如，可见光的光学畸变和/或光衍射)的导电线的基板照射光(例如，可见光)时，相较于包含不具有本文描述的特征(例如，宽度、间距、和/或形状)的线的透明件来说，该透明件展现减少的光学畸变和/或光衍射(例如，可见光的光学畸变和/或光衍射)。该导电网和导电线可通过本领域可用的适宜方法形成以及可包含本领域可用的适宜材料。
导电线的实施方式可通过具有不超过50μm(例如，不超过1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、19、20、24、25、29、30、34、35、39、40、44、45、或49μm、或其中所包含的任何范围)的宽度(例如，沿着基板的最长边基本上平行于该基板的宽度)减少光学畸变和/或光衍射(例如，可见光的光学畸变和/或光衍射)，但该导电线并不限于此。举例来说，该导电线的各者可独立地具有0.5μm至50μm范围的宽度(或其中包含的任何范围，例如举例来说，介于0.5μm至15μm或1μm至15μm范围的宽度)。此外，该导电线之间的间距(例如，距离)可各自具有不超过1mm、900μm、800μm、700μm、600μm、500μm、400μm、300μm、275μm、250μm，或200μm的宽度(或间距)，但该间距并不限于此。举例来说，该导电线中两者之间的距离(间距)可不超过1mm、900μm、800μm、700μm、600μm、500μm、400μm、300μm、275μm、250μm，或200μm，但该距离并不限于此。根据本公开内容的实施方式，透明件可包含具有不超过50μm(例如，不超过15μm)宽度的至少一个导电线，以减少由光透过该透明件或由该透明件反射的光的衍射造成的发散，相较于包含具有大于50μm(或大于15μm)宽度的导电线、该导电线中两者之间的距离大于1mm、和/或该导电线限定的不适宜的形状的透明件。
该导电线可排列成孔阵列(例如，棋盘形镶嵌(tessellation))。该导电线可用适宜的方式排列，以减少夫琅禾费衍射，例如在美国专利号4,932,755描述的那些，其整体内容是以参照方式并入本文。举例来说，该导电线可限定由具有多个弯曲侧的各个改变的多边形限定的孔(例如，孔阵列)，以使得透过该导电网的点光源的可见光被多个发散的扇形区域上的孔的弯曲侧衍射，由此减少观察者(例如，飞行员)观察光透过透明件的发散。然而，该导电线并不限于此，并且可反过来限定具有任何适宜形状的孔。
举例来说，该导电线可限定具有多个形状的孔，该形状选自，举例来说，圆形、六边形、五边形、以及其组合。在一些实施方式中，一组导电线可形成(例如，限定)具有圆形形状的至少一个孔、具有六边形的至少一个孔、具有五边形形状的至少一个孔、具有钻石形状的至少一个孔、或其组合。在一些实施方式中，该孔的至少一者可具有三重对称性(例如，如显示于图28-30中)。举例来说，该孔的至少一者可具有三叶草的形状。在一些实施方式中，该孔的至少一者可具有C3对称性，条件是该至少一个孔不具有高于C3对称性的对称性，但本公开内容不限于此。
在一些实施方式中，该导电线可为锯齿状(例如，波浪状)以及具有如本文描述的孔形状(例如，具有由如图32-34显示的波浪线形成(例如，限定)的六边形的至少一个孔)。举例来说，该导电线的至少一者可具有起伏，例如举例来说，具有一般规则间隔的重复图案的起伏。在一些实施方式中，该导电线的至少一者可具有包含多个波峰和波谷的起伏，以使得两个相邻波峰之间的距离和/或两个相邻波谷之间的距离为不超过30μm(例如，不超过29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、或1μm)。该两个相邻波谷可与两个相邻波峰之间的距离相同或不同，但本公开内容不限于此。
在一些实施方式中，该导电线可限定具有多边形(例如，正多边形，例如举例来说，三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、十一边形、十二边形、等等)形状的孔，该孔具有至少一个弯曲侧，该弯曲侧具有不超过500μm的曲率半径。举例来说，该弯曲侧可具有不超过450、400、399、350、349、300、299、250、249、200、199、150、149、100、99、或不超过50μm、或其中所包含的任何曲率半径范围。在一些实施方式中，该弯曲侧具有半圆形(例如，近似半圆形)的形状。在一些实施方式中，该导电线可限定具有多边形形状的孔，其中该多边形的各个直边已经被具有单一曲率的弯曲线取代。举例来说，该导电线可限定具有多边形形状的孔，该多边形具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、或18个直边，其中该多边形的各个直边已经被具有单一曲率的弯曲线取代。限定多边形的该导电线可具有任何适宜的宽度，例如举例来说，不超过50μm(或不超过15μm)的宽度，但本公开内容不限于此。在一些实施方式中，该导电线限定具有多边形形状的孔阵列，其中该多边形的各个直边已经被具有单一曲率的弯曲线取代，并且其中该多边形中之一的弯曲线与另一个多边形的弯曲线的交点具有圆的形状。举例来说，该多边形可包含一个或多个凹处用于接收相邻多边形的凸出部分。多边形的凸出部分和凹处的交点可具有圆的形状。
图1是显示已经穿过聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的图像。如在图1中可以看出，来自点源的光的夫琅禾费衍射产生能够使观察者(例如，飞行员)分心的明亮条纹。
图2包含显示已经穿过包含具有大体上为方形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为方形网格排列的放大图的下图。如在图2的上图可以看出，来自点源的光的夫琅禾费衍射产生能够使观察者(例如，飞行员)分心并且沿着该导电网的网格线的X-形衍射图案。在图2显示的大体上为方形的网格中，该导电网的导电线具有约25μm的宽度，其中该宽度基本上平行于该导电线位于其上的基板表面。
图3包含显示已经穿过包含具有大体上为六边形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为六边形网格排列的放大图的下图。如在图3的上图可以看出，来自点源的光的夫琅禾费衍射产生的衍射图案相较于在图2显示的衍射图案的强度已经减少。在图3显示的大体上为六边形网格中，该导电网的导电线具有约38μm的宽度(该宽度基本上平行于该导电线位于其上的基板表面)，沿着第一方向的间隔约206μm，以及沿着第二方向的间隔约237μm，该第二方向基本上垂直于该第一方向。
图4包含显示已经穿过包含具有大体上为六边形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示大体上为六边形网格排列的放大图的下图。如在图4的上图可以看出，来自点源的光的夫琅禾费衍射产生的衍射图案相较于在图3显示的衍射图案的强度已经减少。在图4显示的大体上为六边形网格中，该导电网的导电线具有约12μm的宽度(该宽度基本上平行于该导电线位于其上的基板表面)，沿着第一方向的间隔约231μm，以及沿着第二方向的间隔约272μm，该第二方向基本上垂直于该第一方向。
图5包含显示已经穿过包含具有大体上为六边形网格排列的导电网的聚碳酸酯(PC)基板的点源光的夫琅禾费衍射的上图，以及显示该大体上为六边形网格排列的放大图的下图。如在图5的上图可以看出，来自点源的光的夫琅禾费衍射产生的衍射图案相较于在图4显示的衍射图案的强度已经减少。在图5显示的大体上为六边形网格中，该导电网的导电线具有约6或7μm的宽度(该宽度基本上平行于该导电线位于其上的基板表面)，沿着第一方向的间隔约232μm，以及沿着第二方向的间隔约274μm，该第二方向基本上垂直于该第一方向。
在某些实施方式中，该导电网是由在聚合物膜上的多个导电线形成，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交。示例的导电网可从CIMA Nanotech,Inc.,Dontech,Inc.,Applied Nanotech Holdings,Inc.,NanoMas Technologies,Inc.,以及FUJIFILM Dimatix,Inc.获得。在其他实施方式中，该导电网通过在基板上(例如，物理地接触)的多个导电线形成，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交。该导电网和导电线可通过本领域可用的任何适宜的方法形成并可包含本领域可用的任何适宜的材料。举例来说，多个导电线可如下直接沉积在基板上：利用气溶胶喷射方法(从Optomec,Albuquerque,New Mexico取得)、喷墨印刷、或平板印刷(例如，光刻法)直接沉积在基板上，例如举例来说玻璃、聚丙烯酸酯(例如，拉伸丙烯酸类)、聚碳酸酯、或聚氨酯。在某些实施方式中，基板的聚氨酯为可从PPG Industries Inc.获得的OPTICOR。OPTICOR为PPGIndustries Inc.的商标。举例来说，基板的聚氨酯可为在美国专利申请公开号2009/0280329A1中陈述的任何聚氨酯，其整体内容是以参照方式并入本文。示例的导电线可通过喷墨印刷导电油墨制备，例如可从Novacentrix取得的导电油墨。为Novacentrix的注册商标。本公开内容的实施方式涉及制备包含导电网的透明件的方法。
根据本公开内容的实施方式，智能窗、加热器层、介电层、温度传感器、湿度传感器、裂纹探测器、电弧探测器、应变计、和/或类似物的材料可使用从Optomec,Albuquerque,New Mexico取得的方法气溶胶喷射印刷。举例来说，该导电线可形成(例如，气溶胶喷射印刷)具有0.5μm至28μm、0.5μm至25μm、10μm至28μm、10μm至25μm、或举例来说，10μm至15μm的宽度。Optomec的气溶胶喷射方法可描述如下。该气溶胶喷射技术给予在几乎任何基板上印刷细微特征导电网格线的独特能力。其使用空气动力学聚焦从10微米(百万分之一米)至高达厘米等级的尺度范围精确地沉积导电网格。该气溶胶喷射方法始于雾化源材料的雾产生器。在所得气溶胶流中的粒子可随后在虚拟冲击器内精制并且在飞行中进一步处理，以提供最佳的方法灵活性。该材料流随后使用流动导引沉积头空气动力聚焦，其生成鞘气(sheath gas)的环形流动以对准气溶胶。同轴流经由指向基板的喷嘴离开该流动导引头，其用于将该材料流聚焦小至该喷嘴孔口(通常为100μm)尺寸的十分之一。
本公开内容的实施方式将参照其中显示本发明的示例实施方式的附图来描述。该图本质上为说明性并且不应解读为限制本发明。在该图中，为了易于说明可夸大膜厚、层和区域。
透明件的示例实施方式显示于图6。显示于图6的透明件200可用作飞行器的座舱盖、窗或挡风玻璃，或作为装甲等级的透明件，例如用于地面载具的装甲等级的透明件。如图6显示，该透明件200包含基板20和导电网40。该导电网40包含多个导电线，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交。该导电网40可在聚合物膜上，且多个导电线可物理地接触该聚合物膜。或者，多个导电线可直接地沉积(例如，喷墨印刷)在该基板20(例如，该导电线可物理地接触该基板20)上。该透明件，然而，不限于具有单个导电网。举例来说，可在该基板30上重复该导电网40形成堆叠结构。该导电网40也可在该基板20的相对侧上形成三明治(sandwich)结构。在该基板20相对侧上的该导电网40可为单一膜，或形成堆叠结构的多个膜。
根据本发明的某些实施方式，多个导电线是彼此隔开的。举例来说，该多个导电线可以任意距离隔开，该任意距离适合用于提供EMI屏蔽、除冰和/或除雾，以及减少可见光的光学畸变和/或光衍射(例如，夫琅禾费衍射)的导电网。据信，增加导电线之间的间距可减少由于在基板给定面积中减少线数目导致的光学畸变和/或光衍射的强度，但本公开内容并不限于任何特定机理或理论。因此，本公开内容的实施方式可减少发散的强度(例如，由于光穿过透明件和/或被透明件反射导致的光学畸变和/或光衍射的发散)，但由于光穿过透明件和/或被透明件反射导致的星芒效应(star effect)可保持(例如，可保持一部分的星芒效应)。增加该导电线之间的间距将减少EMI屏蔽性能。因此，在一些实施方式中，该导电线被隔开成以使得该导电线提供适宜的EMI屏蔽和适宜的光学畸变和/或光衍射(例如，可见光的光学畸变和/或光衍射，例如举例来说，夫琅禾费衍射)两者。举例来说，该间距应具有适宜避免或减少屏蔽的特定范围的电磁辐射透过该透明件传输的尺寸。假使该间距太大(例如，大于待屏蔽的电磁辐射的波长)，该导电网将无法提供期望的屏蔽。鉴于此类间距对该导电网的EMI屏蔽性质的影响，在网中的间距应小于或显著小于屏蔽的电磁辐射的波长(例如，显著小于干扰电子系统的破坏性电磁辐射的波长)。
然而，在该网中该导电线的排列不受限制。举例来说，该网(例如，多个导电线)可以任何形式的图案或棋盘形镶嵌排列。举例来说，该网可排列成方形网格、三角形拼贴(tiling)、六边形拼贴、或由直的、起伏的、正弦的或Z形线形成的网格。该网可以任何均匀的、不均匀的、重复的或随机的图案的形式排列。多个导电线的方形网格排列的示例实施方式可见于图7显示的导电网的示意图。如图7中可以看出，多个导电线系显示为直线，其限定该导电线之间的方形重复图案。然而，该导电线并不限于此并且可具有弯曲侧(例如，可包含具有多个弯曲侧的变形多边形的阵列)。
现将描述根据本发明实施方式的透明件的额外的膜和层。取决于特定实施方式，这些额外的膜和/或层可或可不存在于该透明件中。举例来说，根据本发明实施方式的透明件显示于图8。此外，根据此实施方式的透明件的分解透视图也显示于图9。如在图8和9可以看出，透明件300包含覆盖层60、第一粘合膜50、由多个导电线在聚合物膜42上形成的导电网、第二粘合膜30、与基板20。该覆盖层60、第一粘合膜50、聚合物膜42和第二粘合膜30可在该基板20上堆叠一次，或它们可重复多次，以形成多个堆叠结构。此外，这些膜和层可在该基板20的相对侧上，以形成三明治结构。在该基板20的相对侧上的膜和层可堆叠一次，或它们可重复多次，以形成多个堆叠结构。
该覆盖层60保护透明件。其应为耐用的并应能够抵抗刮痕或其他形式的物理损坏。该覆盖层也应抵抗来自气候或其他形式的化学攻击的损坏。举例来说，该覆盖层60可包含任何适宜的有机树脂，例如聚丙烯酸酯(例如，拉伸丙烯酸类)、聚碳酸酯(例如，双酚A聚碳酸酯)，或聚氨酯、玻璃、或具有适宜的透射和保护性质的任何其它材料。在一些实施方式中，该聚丙烯酸酯为包含交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料的拉伸丙烯酸类。可使用本领域可用的任何适宜的拉伸丙烯酸类用于该覆盖层。该拉伸丙烯酸类可通过在双轴拉伸工具中放置铸坯(例如，PMMA的铸坯)形成。举例来说，该铸坯可具有6’x 6’的尺寸，但该铸坯并不限于此。该基板(铸坯)随后加热至高于该铸坯材料的Tg并且该基板以有限速率双轴拉伸(使用本领域使用的任何适宜的速率)。该拉伸改良丙烯酸类的抗银纹性、裂纹扩张和机械强度。在某些实施方式中，该覆盖层的聚氨酯为可从PPG Industries Inc.获得的OPTICOR。OPTICOR为PPG Industries Inc.的商标。举例来说，该覆盖层的聚氨酯可为在美国专利申请公开号2009/0280329A1中陈述的任何聚氨酯，其整体内容是以参照方式并入本文。该覆盖层可具有约0.1至约0.75英寸范围的厚度。
该第一粘合膜50覆盖在该覆盖层60中的缺陷并且促进该覆盖层60至该聚合物膜42的粘合力。举例来说，该第一粘合膜50将该覆盖层60连接(couple)至该聚合物膜42，并且应能够与其结合。在某些实施方式中，该第一粘合膜50包含聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、硅酮、或任何具有适宜粘合性能的其它材料。该聚氨酯可具有100,000至300,000g/mol的范围的分子量，但其并不限于此。该聚乙烯醇缩丁醛可具有200,000至300,000g/mol范围的分子量，但其并不限于此。该第一粘合膜50可具有约0.003至约0.100英寸范围的厚度。
类似于该第一粘合膜50，该第二粘合膜30覆盖在该基板20中的缺陷并且促进该基板20至该聚合物膜42的粘合力。因此，第二粘合膜30将该基板20连接至该聚合物膜42，并且应能够与其结合。在某些实施方式中，该第二粘合膜30包含聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、硅酮、或任何具有适宜粘合性能的其它材料。该聚氨酯可具有100,000至300,000g/mol范围的分子量，但其并不限于此。该聚乙烯醇缩丁醛可具有200,000至300,000g/mol范围的分子量，但其并不限于此。该第二粘合膜30可具有约0.003至约0.100英寸范围的厚度。
如上文陈述，在某些实施方式中，该导电网是在该聚合物膜42上通过多个导电线形成。该多个导电线可用喷墨印刷、或通过任何其他适宜的方法(例如，平板印刷，例如举例来说，光刻法)沉积或形成在任何适宜的聚合物膜上，例如举例来说，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、或聚氨酯。根据本发明的其他实施方式，该导电网通过多个导电线形成，该导电线是喷墨印刷、气溶胶喷射沉积、通过平板印刷(例如，光刻法)形成、或通过本领域可用的任何适宜的方法在玻璃、聚丙烯酸酯(例如，拉伸丙烯酸类)、聚碳酸酯、或任何其他适宜的基板上沉积或形成。在本发明的任何实施方式中，多个导电线可由喷墨印刷导电油墨制备，例如从Novacentrix得到的导电油墨。在某些实施方式中，多个导电线包含任何适宜的喷墨印刷金属，例如选自由铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、以及其组合所组成的组的金属。举例来说，该多个导电线可包含Cu。该多个导电线可进一步包含环氧树酯，或任何具有适宜粘合性能的其它材料。
如下文进一步描述，该多个导电线可形成以使得该透明件提供EMI屏蔽。该多个导电线可形成以使得该透明件在1Hz至25GHz(例如，3Hz至25GHz或1GHz至25GHz)的频率提供EMI屏蔽。此外，如下文进一步描述，该多个导电线可通过当电流穿过至少一个导电线时加热该透明件，将透明件除冰。示例的透明件的EMI屏蔽或除冰能力可由导电网40的薄层电阻产生。举例来说，在某些实施方式中，该导电网40可具有约0.02至约1,000ohms/sq范围的薄层电阻。在其他实施方式中，该导电网40可具有少于400ohms/sq的薄层电阻。在又另一个实施方式中，该导电网40可具有少于100ohms/sq的薄层电阻。在又另一个实施方式中，该导电网可具有超过0.1ohms/sq至约1,000ohms/sq、超过0.11ohms/sq至约1,000ohms/sq、超过0.15ohms/sq至约1,000ohms/sq、或超过0.2ohms/sq至约1,000ohms/sq范围的薄层电阻。在一些实施方式中，该导电网为基本上不含银并且具有约0.02至约1,000ohms/sq范围的薄层电阻。如本文使用，语句“该导电网为基本上不含银”意指假使银存在的话，仅作为导电网中的偶然杂质存在。在一些实施方式中，该导电网完全不含银。
根据公开内容的实施方式，透明件可包含多个导电线和透明导电氧化物(例如，铟锡氧化物)，以使得该透明件在低射频提供EMI屏蔽，例如举例来说，3Hz至300kHz、3至30Hz、30至300Hz、300Hz至3kHz、3至30kHz、30至300kHz、或其间任何适宜的范围。举例来说，该透明导电氧化物可在低射频(例如，3Hz至300kHz)提供EMI屏蔽以及多个导电线可在较高频率(例如，300kHz至25GHz或1GHz至25GHz)提供EMI屏蔽，以使得该透明件提供EMI屏蔽。该透明导电氧化物可在多个导电线的内侧或外侧，或两者。举例来说，该透明导电氧化物可夹在二层或更多层之间，该层各者包含多个导电线。在一些实施方式中，该透明件可包含夹在透明导电氧化物(例如，铟锡氧化物)的二层或更多层之间的多个导电线。在一些实施方式中，多个导电线和该透明导电氧化物(例如，铟锡氧化物)可处于堆叠结构(例如，交替的堆叠结构)。
该导电网40可在聚合物膜42上。该聚合物膜可包含任何适宜的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、或聚氨酯，但本发明并不限于此。在某些实施方式中，多个导电线物理地接触该聚合物膜。举例来说，多个导电线可在该聚合物膜上喷墨印刷(例如，通过喷墨印刷沉积在该聚合物膜上)。该聚合物膜可具有约70μm至约1,000μm范围的厚度。多个导电线可各自具有约20μm至约50μm范围的宽度。多个导电线可各自具有约50nm至约5μm范围的厚度(例如，在导电线位于其上的基板表面上方的高度)。可改变导电线的厚度和/或宽度，以改变该透明件的EMI屏蔽、除冰和/或除雾性质。
类似于该覆盖层60，该基板20也保护该透明件300。因此，该基板20应为耐用的并应能够抵抗刮痕或其他形式的物理损坏。该基板也应抵抗来自气候或其他形式的化学攻击的损坏。举例来说，该基板20可包含任何适宜的有机树脂，例如聚碳酸酯(例如，双酚A聚碳酸酯)、聚丙烯酸酯(例如，拉伸丙烯酸类)、或聚氨酯、玻璃，或具有适宜的透射和保护性质的任何其它材料。在某些实施方式中，基板的聚氨酯为可从PPG Industries Inc.获得的OPTICOR。OPTICOR为PPG Industries Inc.的商标。举例来说，基板的聚氨酯可为在美国专利申请公开号2009/0280329A1中陈述的任何聚氨酯，其整体内容是以参照方式并入本文。该基板可具有约0.125至约0.75英寸范围的厚度。
现将大体地描述制备该透明件的方法。举例来说，根据本发明的一实施方式，制备透明件的方法包含在基板上以平板印刷形成(例如，以光刻法形成)、喷墨印刷、气溶胶喷射沉积、针织、纳米-自组装的导电纳米粒子(例如，例如可使用物理气相沉积、化学溶液沉积、化学气相沉积、或等等的方法)的导电线，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交。如上文所讨论，该基板可包含玻璃、聚丙烯酸酯(例如，拉伸丙烯酸类)、聚碳酸酯、OPTICOR、或具有适宜的透射和保护性质的任何其他材料。在某些实施方式中，基板的聚氨酯为可从PPG Industries Inc.获得的OPTICOR。OPTICOR为PPG Industries Inc.的商标。举例来说，基板的聚氨酯可为在美国专利申请公开号2009/0280329A1中陈述的任何聚氨酯，其整体内容是以参照方式并入本文。该导电线可通过喷墨印刷或气溶胶喷射印刷任何适宜的油墨或其他适宜的材料在基板上形成，或通过平板印刷(例如，使用具有适宜的网格图案和网格尺寸的光掩模)形成。举例来说，导电线可通过喷墨印刷导电油墨，例如从Novacentrix得到的导电油墨在基板上制备。该喷墨印刷可根据任何适宜的喷墨印刷技术进行，例如在Huang,Lu,等人,Graphene-based conducting inks for directinkjet printing of flexible conductive patterns and their applications inelectric circuits and chemical sensors,Nano Research(2011),第4卷,第7期,675-684中描述的那些，其整体内容是以参照方式并入本文。
喷墨印刷具有低成本、与广泛的基板相容的非接触式应用的优点。此外，喷墨印刷不需掩模图案化、可在低温下完成、以及不需真空方法。喷墨印刷可沉积导电流体而无需接触基板。喷墨印刷机可用计算器数字地驱动，以精准地绘制网格线。该喷墨印刷机可具有约254微米距离间隔的数个喷嘴并且可形成约1至约10微微升范围的液滴尺寸，但本发明不限于此。在某些实施方式中，作为压电效应的结果，喷嘴将油墨液滴施加至基板。举例来说，如Griggs,C.,等人,Opportunities for Inkjet Printing in Industrial Applications,Industrial+Specialty Printing,May/June 2010(于http://www.dimatix.com/files/isp05-0610p18-22.pdf可取得)说明，其整体内容是以参照方式并入本文，喷墨印刷可用于印刷小至20μm的特征。
在本发明的另一个实施方式中，制备透明件的方法包含将聚合物膜和基板层压在一起，其中导电网通过在该聚合物膜上的多个导电线形成。举例来说，如图10显示，聚合物膜、第二粘合膜、和基板(例如，聚合物膜42、第二粘合膜30、和基板20)可在层压方法400中层压在一起，以形成层压基板70。此层压方法的示意图显示在图11中。此层压方法可包括在约200至约300°F的温度范围加热该聚合物膜、该第二粘合膜、该第二粘合膜、和该基板。再者，此层压方法可包括在约50至约250psi的压力范围压该聚合物膜、该第二粘合膜、和该基板。将该聚合物膜、该第二粘合膜、和该基板层压在一起可在约15分钟至约5小时的时间段范围中进行。
如图12显示，该覆盖层和该第一粘合膜(例如，该覆盖层60和该第一粘合膜50)可在层压方法500中层压在一起，以形成层压覆盖层80。此层压方法的示意图显示于图13中。此层压方法可包括在约100至约300°F的温度范围加热该覆盖层和该第一粘合膜。再者，此层压方法可包括在约100至约250psi的压力范围压该覆盖层和该第一粘合膜。将该覆盖层和该第一粘合膜层压在一起可在约1至约5小时的时间段范围中进行。
如图14显示，该层压覆盖层80和该层压基板70可在层压方法600中层压在一起，以形成透明件300。此层压方法的示意图显示于图15中。此层压方法可包括在约100至约300°F的温度范围加热该层压覆盖层和该层压基板。再者，此层压方法可包括在约100至约250psi的压力范围压该层压覆盖层和该层压基板。将该层压覆盖层和该层压基板层压在一起可在约1至约5小时的时间段范围中进行。上述层压方法的一者或多者可在已抽真空的气密真空塑料袋中进行。此外，上述层压方法的一者或多者可在高压锅中进行。
根据本发明实施方式的透明件可为平的或成形的透明件。因此，制备透明件的上述方法也可包括将该透明件成型。该透明件可在任何上述制备方法之前、期间、或之后成型。举例来说，该基板可在多个导电线直接地在基板上形成之前、期间、或之后成型。此外，该基板可在将该基板和该聚合物膜层压在一起之前、期间、或之后成型。举例来说，该基板可在将该聚合物膜、该第二粘合膜、和该基板层压在一起之前、期间、或之后成型，以形成该层压基板，或其可在层压方法期间成型。再者，该基板可在将该覆盖层和该第一粘合膜层压在一起之前、期间、或之后成型，以形成该层压覆盖层，或其可在层压方法期间成型。类似地，该基板可在将该层压覆盖层和该层压基板层压在一起之前、期间、或之后成型，以形成该透明件，或其可在层压方法期间成型。
根据本发明实施方式的透明件提供优于某些飞行器透明件和装甲等级透明件的显著优点。举例来说，通过使用本文描述的导电网，根据本公开内容的透明件可不需使用制备某些飞行器透明件和装甲等级透明件所需的数百万美金的真空沉积室制造。因此，本文描述的透明件可用比某些飞行器和装甲等级透明件低得多的成本生产。
航空航天和装甲等级透明件的应用具有特定的需求(如下文进一步讨论)，其适宜地由本公开内容的实施方式满足。确实，本发明人惊讶于本文描述的透明件和导电网在航空航天和装甲等级应用中的卓越性能。导电网和透明件的示例实施方式展现良好的耐久性、EMI屏蔽、除冰、和/或除雾能力。
尽管导电网也可适宜，举例来说，与显示器装置一起使用，但是本公开内容的导电网涉及航空航天和装甲等级透明件应用的特定需求。举例来说，根据本公开内容实施方式的导电网包含本文描述的特定厚度、材料、配置、和/或薄层电阻。用于其他应用(例如显示器装置)的导电网可能无法满足航空航天和装甲等级透明件应用的需求。举例来说，用于其中灰尘为主要忧虑的显示器装置的导电网对于航空航天和装甲等级的透明件应用而言可能太薄并且具有太高的薄层电阻。此外，用于显示器装置的导电网并不意欲用于除冰或除雾。
本公开内容的示例透明件可提供飞行器或装甲等级透明件所需的EMI屏蔽。举例来说，该透明件可避免或减少透过该透明件的破坏性电磁辐射(即，干扰电子系统的电磁辐射)的传输。通过避免或减少透过该透明件的破坏性电磁辐射的传输，该透明件避免或减少对于电子系统(例如在飞行器内的电子系统)的电磁干扰的影响。此外，该透明件的EMI屏蔽避免或减少由飞行器内的电子系统发射的电磁干扰对该飞行器外部的电子系统的影响。
导电网的EMI屏蔽性质至少部分地源于其导电性。举例来说，将电场施加到导电网的一侧可在导电网中感应电流，其使电荷在导电网内移动，从而消除透明件另一侧的电场。作为感应电流的结果，某些电磁辐射(例如，干扰电子系统的电磁辐射)至少部分地由该导电网反射，由此避免或减少透过该透明件的电磁辐射的传输。振荡磁场以基本上类似的方式与导电网相互作用，但静电磁场不是这样的。
因为导电网的EMI屏蔽至少部分地源于在该导电网中的感应电流，该导电网的屏蔽有效性至少部分地取决于该导电网的电阻(或薄层电阻；即，导电性)。举例来说，当该导电网的电阻(或薄层电阻)增加时，其变得更难以在导电网内感应电流。因此，增加导电网的电阻一般减少该导电网的EMI屏蔽有效性。因此，该透明件可通过适当地选择该导电网的导电性(或薄层电阻)提供EMI屏蔽。举例来说，示例透明件的EMI屏蔽有效性(其包含介于聚碳酸酯基板和聚碳酸酯覆盖层之间的示例导电网)在图16显示的图中可以看出。如在图16中可以看出，该透明件对于具有约1GHz至约18GHz的频率范围的电磁辐射提供约20至约50dB范围的EMI屏蔽，以及在18GHz的平均屏蔽有效性为25dB。在一些实施方式中，该透明件在100kHz至1GHz(例如，1至500kHz、1至400kHz、1至300kHz、1至200kHz、或1至100kHz)的频率提供EMI屏蔽以及1dB至80dB(例如，1至60dB、1至40dB、1至20dB)的屏蔽有效性。为提供飞行器或装甲等级透明件所需的EMI屏蔽，该透明件可包含电连接，例如母线，但此类电连接可不需提供EMI屏蔽。
此外，导电网的导电性可允许透明件避免或减少在该透明件上累积静电荷(其否则由沉积和/或雷击导致)。举例来说，该导电网可具有低薄层电阻(即，高导电性)，并由此排出或耗散该静电荷，否则其将累积在该透明件上。具有低薄层电阻的导电网也可提供额外的优点，例如雷达衰减。因此，该导电网可具有约0.02至约1,000ohms/sq范围的薄层电阻。举例来说，该导电网可具有少于400ohms/sq、或少于100ohms/sq的薄层电阻。与本公开内容的实施方式相反，据信少于0.3ohms/sq的薄层电阻不能用连续的铟锡氧化物(ITO)导电涂料实现，在一些情况下，其可能需要用于特殊的飞行器透明件。
除了导电网的电阻(或薄层电阻)之外，导电网的EMI屏蔽也取决于该导电网的组成(例如，导电线的组成)、各个导电线的厚度，屏蔽体积的尺寸、屏蔽的电磁辐射的频率和尺寸、以及在导电网中导电线之间的间距的特征。
除了提供EMI屏蔽能力之外，或并非提供EMI屏蔽能力，当电流透过导电网的至少一个导电线时，透明件可通过加热该透明件对该透明件除冰或除雾。即，可通过施加电流至至少一部分的导电网加热该透明件(例如，飞行器的座舱盖、窗或挡风玻璃，或装甲载具的挡风玻璃或窗)完成除雾或除冰，由此避免或减少在该透明件上冷凝物或冰的形成，或蒸发或融化已形成的冷凝物或冰。
举例来说，根据本公开内容的示例实施方式的透明件的加热图案可在图17显示的红外线热图像中见到。该红外线热图像是使用热成像摄像机获得，其探测在电磁光谱的红外线范围的辐射并产生挡风玻璃/窗的热影像。该挡风玻璃/窗是使用14/18DC伏特供电直到该挡风玻璃/窗的表面温度到达100至150°F，随后记录该挡风玻璃/窗的热影像。如在这些红外线热图像中可以看出，该示例透明件表现出优异的加热图案，其适用于对飞行器的座舱盖、窗或挡风玻璃除雾或除冰，尽管该导电网的薄层电阻非常低(例如，约0.02至约4ohms/sq)。在图17中观察到的加热图案相较于某些飞行器透明件和装甲等级透明件，提供更好的结果，这是由于该示例的透明件比某些现有的透明件表现出更均匀的加热。
再者，示例透明件的特定除冰和/或除雾能力可针对特定应用调整。一般来说，飞行器驾驶舱挡风玻璃比飞行器驾驶舱侧窗需要更大的除冰能力，因此，飞行器驾驶舱挡风玻璃一般具有应用在其上的较大的每平方英寸瓦数(例如，约4至约5W/in.sq.)，相较于飞行器驾驶舱侧窗(例如，约1至约2W/in.sq.)。因此，该透明件的除冰和/或除雾能力可通过适当地选择导电网的薄层电阻针对特定应用调整。此外，该透明件可包含电连接，例如母线，以完成除冰或除雾。
尽管根据本公开内容实施方式的透明件可独立地具有除冰或EMI屏蔽能力，但是本发明人还惊讶地发现根据本公开内容实施方式的透明件可具有除冰和EMI屏蔽能力两者(例如，有益于飞行器透明件的能力)。根据本公开内容的实施方式的透明件的除冰和EMI屏蔽能力的组合比某些飞行器透明件提供更好的结果。
除了除冰和/或EMI屏蔽能力之外，根据本公开内容的实施方式的透明件也具有非常高的可见光透射率。举例来说，此类透明件可具有大于60％、大于65％、大于70％、或大于84％的可见光透射率。如在图18显示的图中可以看出，根据本公开内容示例实施方式的透明件在可见光的范围(例如，对于约400nm至约750nm的波长)以及在近红外光的范围(例如，约700至约900nm的波长)具有高的光透射率。举例来说，在图18的图中显示，根据本公开内容的示例实施方式的透明件对于约700至约900nm的波长具有约74％的光透射率。近红外光的范围对夜视的应用尤其有用，相较于肉眼观察到的，其允许使用者通过使用将近红外光转换成可见光的设备看见使用更宽的电磁辐射光谱的图像。
此外，本公开内容的实施方式涉及透明件，例如智能窗或可切换窗(具有可变化光透射性质)。举例来说，本公开内容的实施方式涉及电致变色装置、悬浮粒子装置、和液晶装置。上述描述的导电网可用作在上述任何装置中的透明电极的一者或多者。举例来说，该电致变色装置、悬浮粒子装置、或液晶装置可包含透明电极，其包含由多个导电线形成的导电网，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交。当在这些装置中作为透明电极使用时，该导电网可在聚合物膜上或其可在基板上，如上文参照公开内容的其他实施方式描述的。该导电网的操作或配置与之前的示例实施方式基本上相同，因此，将不提供对其进一步的描述。
在一实施方式中，智能窗包含：透明基板；在该透明基板上的第一透明电极；在该第一透明电极上的透射率控制层，该透射率控制层能够改变该智能窗的光透射率；以及在该透射率控制层上的第二透明电极，其中第一和第二透明电极中之一包含通过在该透明基板上的多个导电线形成的导电网，其中至少一个导电线与至少一个其他的导电线相交。图19为包含根据公开内容的示例实施方式的导电网的智能窗700的分解、剖面图。如在图19中可以看出，该智能窗包含基板720、第一透明电极791、透射率控制层793、和第二电极794。该第一和第二透明电极791和794的任一或两者可分别地包含导电网。该基板720可为任何适宜的基板，其包含参照之前示例实施方式描述的那些基板。该透射率控制层793可包含任何电致变色材料、悬浮粒子、或液晶，其适用于改变该智能窗的透射率。
在某些实施方式中，该智能窗也包含聚合物膜。举例来说，图20为示例智能窗702的分解、剖面图，该智能窗702包含介于基板720和第一透明电极791之间的聚合物膜792。此外，图21为示例智能窗704的分解剖面图，该智能窗704包含在该第二透明电极794上的聚合物膜792。如上文说明，该聚合物膜可为任何适宜的聚合物膜。如上文说明，该导电网可直接地在聚合物膜792上形成(例如，喷墨印刷、气溶胶喷射印刷、等等)或其可直接地在该透明基板720上形成(例如，喷墨印刷、气溶胶喷射印刷、等等)。
作为透明电极，该导电网可提供电信号，通过使透射率控制层的电致变色材料、悬浮粒子、聚合物、或液晶改变使该装置的透明件和/或颜色改变。该装置可包含任何适宜的电致变色材料，例如电致变色聚合物(例如，聚苯胺)、紫罗碱、多金属钨酸盐(polyoxotungstate)、氧化钨、氧化镍、和/或二氧化钨。电致变色装置的例子在美国专利号7,256,923中将更详细地说明，其整体内容是以参照方式并入本文。另外的智能窗的例子是在Niklasson,G.A.,和Granqvist,C.G.,Electrochromics for smart windows:thinfilms of tungsten oxide and nickel oxide,and devices based on these,J.Mater.Chem.,17,127-156(2007)中更详细地说明，其整体内容是以参照方式并入本文。
本公开内容的实施方式还涉及传感器，举例来说，温度传感器(例如，微传感器)、加热传感器、应变计、以及包含在图案中的线(例如，可用印刷或以其他方式沉积的线)的任何其他传感器。本文描述的任何材料、方法、和/或其他特征可用于该传感器。该传感器的实施方式可单独地使用或与本文描述的导电线一起使用。
图22为包含加热器膜和温度传感器的透明件800的剖面图。该透明件800包含在基板820上的底涂层822。该基板820和该底涂层822可分别地包含本领域用于基板和底涂层可用的任何适宜的材料，并且可使用本领域可用的任何适宜的方法形成。该透明件还包含在该底涂层822上的加热器膜824。该加热器膜824可包含本领域用于加热器膜可用的任何适宜的材料，并且可根据本领域可用的任何适宜的方法形成。举例来说，该加热器膜可包含铟锡氧化物(ITO)层。在一些实施方式中，该加热器膜可包含任何本文描述的导电线，并且可根据本文描述的任何方法形成。
传感器826可在该加热器膜824上。该传感器826可包含本文描述的任何导电线，并且可根据本文描述的任何方法形成。当该传感器的温度增加时(例如，由于来自该加热器膜824的热)，该传感器826(例如，该导电线)电阻增加。此电阻的增加可由与该传感器826耦合的温度控制单元探测。该温度控制单元可控制该加热器膜的温度。该加热器膜的温度可通过利用传感器的实施方式更准确地监测和控制，相较于非根据本文公开的实施方式形成的其他传感器，由此改良该加热器膜和/或该透明件的耐久性。
该透明件800可进一步包含介于该传感器826(例如，该导电线)和该加热器膜824之间的介电层。该介电层可包含本领域中可用的任何适宜的介电材料。该介电层可使用本领域可用的任何适宜的方法形成，和/或使用任何本文描述的方法(例如，喷墨印刷、气溶胶喷射方法、平板印刷、和/或类似方法)形成。举例来说，该介电层可包含氧化钛(例如，TiO2)、氧化铝(例如，Al2O3)、介电铝锌氧化物(例如，AZO)、氮化铝(例如，AlN)、碳化铝(例如，Al4C3)、熔融石英(例如，SiO2)、氧化镁(例如，MgO)、铟锡氧化物(例如，ITO)、氮化硼(例如，BN)、碳化硅(例如，CSi或SiC)、二氧化锆(例如，ZrO2)、类钻石的碳(例如，DLC)、氧化铪(例如，HfO2)、和/或任何其他适宜的金属氧化物。该介电层可直接地在该加热器膜824上(例如，该介电层可物理地接触该加热器膜824)以及该传感器826可直接地在该介电层上(例如，该传感器826可物理地接触该介电层)。
根据一些实施方式，通过使该介电层直接地接触(例如，物理地接触)该加热器膜824(以及通过使该传感器826直接地或物理地接触该介电薄膜)，该传感器826可探测该加热器膜824的温度(或其他测量现象)较小的变化(和/或更准确地探测变化)，相较于在该传感器和该加热器膜之间具有额外的层(例如，聚氨酯层)的传感器。因此，包含直接地接触加热器膜的介电层的透明件的实施方式在该加热器膜中提供更好的温度变化探测，以及提供更好的透明件的温度控制，相较于在传感器和该加热器膜之间包含额外的层(例如，聚氨酯)的透明件。因为在该加热器膜中温度变化的探测不准确和/或较慢可导致该透明件的过度加热，其可破坏和/或使该透明件降解，本公开内容的实施方式减少透明件过热的可能性或过热的量，并由此改良该透明件的稳定性和耐受性。
粘结层(tiecoat)828可在传感器826和加热器膜824上。在一些实施方式中，该粘结层828物理地接触该加热器膜824和该传感器826两者。该粘结层828可包含本领域用于粘结层可用的任何适宜的材料，以及可使用本领域可用的任何适宜的方法形成。该透明件800可进一步包含在该粘结层828上的面漆829。该面漆可包含本领域用于面漆可用的任何适宜的材料，以及可使用本领域可用的任何适宜的方法形成。
图23为图22的传感器826实施方式的俯视图。如图23中可以看出，该传感器826可包含在介电层872上的导线874(例如，电阻器)。如上所述，该介电层872可包含本领域可用的任何适宜的介电材料。该介电层872可使用本领域可用的任何适宜的方法、和/或使用本文描述的任何方法(例如，光刻法、喷墨印刷、气溶胶喷射方法、和/或类似方法)形成。该介电层872可直接地接触(例如，物理地接触)该加热器膜824。该导线874可包含本领域用于传感器可用的任何适宜的材料，以及可使用本领域可用的任何适宜的方法形成。该导线874可包含多个线。在一些实施方式中，该导线874包含本文描述的导电线，其可根据任何本文描述的方法形成。
因为该介电层872可根据本文描述的方法(例如，光刻法、喷墨印刷、气溶胶喷射沉积、和/或类似方法)形成，该介电层872可形成为是薄的(例如，该介电层可具有4至5μm的厚度)。因为该介电层872可形成为是薄的，该导线874可非常靠近该加热器膜824(例如，在5μm或更少的距离内)，因此，该透明件800在加热器膜中可提供更好的温度变化探测，并且提供更好的透明件的温度控制，相较于包含远离该加热器膜的传感器导线的透明件。因为在该加热器膜中温度变化的探测不准确和/或较慢可导致该透明件的过度加热，其可破坏和/或使该透明件降解，本公开内容的实施方式减少透明件过热的可能性或过热的量，并由此改良该透明件的稳定性和耐受性。
尽管图22显示传感器直接地在加热器膜上，但是本公开内容并不限于此。根据本公开内容的实施方式，该加热器膜和/或传感器可位于透明件的任何适宜的表面上。举例来说，图24为透明件900的实施方式的剖面图，该透明件900包含基板920、在该基板920上的底涂层922、在该底涂层922上的加热器膜924、在该加热器膜924上的粘结层928、在该粘结层928上的传感器926、以及在该传感器926上的面漆929。图24的透明件900的特征在其他方面基本上与图22的透明件800的相应特征相同，因此，其重复解释是非必要的。
根据本公开内容的实施方式，该导电线可使用具有弯曲侧且形成六边形的光掩模、和/或具有锯齿形(例如，锯齿状的)侧且形成六边形的光掩模形成。
图25为在导电层1004上的传感器1002实施方式的俯视图。该导电层1004可为透明或非透明(例如，不透明)并且可包含任何适宜的导电材料(例如，导电金属氧化物，例如ITO)。在一些实施方式中，该导电层1004可为透明或非透明加热器膜(例如，高导电性的透明或非透明线)。在该导电层1004上透明或非透明的介电薄膜1006。该透明或非透明介电薄膜1006可包含任何适宜的介电材料，其使用，例如本文公开的那些的任何适宜的方法制备。该传感器包含电阻器1008(例如，透明或非透明以及高电阻的导电线)。该电阻器1008可为任何适宜的电阻器，例如本文公开的导电线。图26为在导电层1004(例如，透明或非透明加热器膜)上的图25的传感器1002的剖面图。如在图26中可以看出，该介电薄膜1006(例如，透明或非透明介电薄膜)是在该导电层1004上(例如，透明或非透明加热器膜)。传感器1002包含电阻器1008(例如，在介电薄膜1006上的高电阻透明或非透明的导电线)。图27为根据本公开内容实施方式的传感器的透视图。
根据本公开内容的实施方式，透明件的全部特征可根据本文描述的方法印刷和/或沉积。举例来说，除了上述说明的特征之外，可通过喷墨印刷、气溶胶喷射沉积、和/或类似方法形成各种电连接(例如，连接至加热器膜的母线)。
EMI屏蔽的测试结果是在包含具有6μm宽度的导电线与38μm的导电线之间的间距的例子作评价。
具有各种网格宽度的六边形导电网格是利用光刻法方法在聚碳酸酯基板上蒸发。该方法利用薄铜膜层的施加，该薄铜膜层利用热蒸发技术沉积在聚碳酸酯基板上。在该热蒸发方法中，将各自具有1英寸长度的两根小铜线放置在热蒸发舟皿内部。使用各自隔开6英寸距离的12个热蒸发舟皿。将具有12英寸乘12英寸的尺寸以及具有聚硅氧烷底涂层的聚碳酸酯基板装载到真空室中，并将该室抽气低至约10-6托的基准压(base pressure)。该铜是利用约450至500伏特持续约60秒蒸发至该基板上。该室随后排气并且移除该基板。检查该基板是否存在任何缺陷，例如在该铜膜上的针孔和/或铜球。该基板在无尘室中用AZ-P4210光致抗蚀剂(从AZ Electronic Materials,Luxembourg或Integrated MicroMaterials,Argyle,Texas取得)流涂并且空气干燥持续1小时。该流涂的基板是利用加热烘箱在200°F热固化持续30分钟。正性光掩模是放置在用光致抗蚀剂涂布的各个基板上以及在真空袋中密封并且抽气低至28psi的压力持续40分钟，以减少或避免介于光掩模和光致抗蚀剂之间的任何空隙。该真空袋装的基板暴露至UV光持续1至2分钟。该基板随后从真空袋取出并放置在显影槽中。1,000mL的光致抗蚀剂显影剂AZ-340(从AZ ElectronicMaterials,Luxembourg或Integrated Micro Materials,Argyle,Texas取得)与5,000mL的水一起使用。该基板随后放置在蚀刻槽中，在该蚀刻槽中利用溶解在3加仑的热水中的约15g的过二硫酸铵来蚀刻该曝光的铜。该方法进行约5分钟。该基板随后放置在脱模剂(remover)槽中，在该脱模剂槽中利用溶解在3加仑的水中的约200g的氢氧化钠来去除未曝光的光致抗蚀剂。此方法进行约2分钟并且导致在该基板上形成图案的导电铜网格。EMI屏蔽的测量是在Pico Rivera,California的Stork Garwood Materials TechnologyLaboratories进行，其利用Hewlett Packard 8720C网络分析仪工具。在EMI测量期间，发射器是在基板的一侧且接收器天线是位于基板的相对侧，由此对准该发射器和该接收器。该天线具有1英寸x1/2英寸的尺寸。屏蔽有效性是在8-12GHz和12-18GHz的频率测量。
对于具有38μm和7μm网格宽度的基板的可见光透射率以及EMI屏蔽评价的结果分别地如下所列。
尽管上述方法利用正性光掩模，但是本公开内容并不限于此。举例来说，该导电线可根据本领域可用的任何适宜的方法利用负性光掩模制备。在利用负性光掩模中，该透明件可浸入镍槽中以用镍覆盖部分的铜，以避免那些部分的铜被蚀刻。
具有三重对称性的孔的导电线通过平板印刷(即，光刻法)的方式制备。该基板是在无尘室中用AZ-P4210光致抗蚀剂(从AZ Electronic Materials,Luxembourg或Integrated Micro Materials,Argyle,Texas取得)流涂并且空气干燥持续1小时。该流涂的基板是利用加热烘箱在200°F热固化持续30分钟。正性光掩模是放置在用光致抗蚀剂涂布的各个基板上以及在真空袋中密封并且抽气低至28psi的压力持续40分钟，以减少或避免介于光掩模和光致抗蚀剂之间的任何空隙。该真空袋装的基板暴露至UV光持续1至2分钟。该基板随后从真空袋取出并放置在显影槽中。1,000mL的光致抗蚀剂显影剂AZ-340(从AZ Electronic Materials,Luxembourg或Integrated Micro Materials,Argyle,Texas取得)是与5,000mL的水一起使用。该基板随后放置在蚀刻槽中，在该蚀刻槽中利用溶解在3加仑的热水中的约15g的过二硫酸铵来蚀刻该曝光的铜。该方法进行约5分钟。该基板随后放置在脱模剂槽中，在该脱模剂槽中利用溶解在3加仑的水中的约200g的氢氧化钠来去除未曝光的光致抗蚀剂。最终该基板用去离子水清洗并且用氮气干燥。具有三重对称性的导电线的SEM图像显示在图28-30中。图28和29显示具有圆形形状的交点的导电线。在图28中显示的SEM图像是使用下列值获得：SEM HV：15.00kV；WD：42.85mm；视场：1.23mm；Det：SE探测器。在图29中显示的SEM图像是使用下列值获得：SEM HV：15.00kV；WD：42.85mm；视场：406.5μm；Det：SE探测器。在图30中显示的SEM图像是使用下列值获得：SEM HV：15.00kV；WD：42.66mm；视场：72.54μm；Det：SE探测器。如图30可以看出，该导电线具有9.91μm(D1)、9.80μm(D2)、和10.31μm(D3)的宽度。因此，该网格具有9至10μm的宽度。此外，图28-30的网格具有270μm的间距。图28-30的SEM图像示例该网格的形状、宽度、和该网格的间距。通过将该透明件相对于强光束基本上正交地放置将光透过该透明件照射并且利用照相机收集图像。图31为显示光透过该透明件照射的图像。如在图31中可以看出，当透过包含图28-30中显示的导电线的基板观察点光源时，没有或基本上没有观察到X-形状的夫琅禾费衍射。该透明件的一部分导电线是断裂的，因此，在图31中该透明件的一部分看起来变暗或有斑点。此外，该透明件的光透射率(LT)和雾度(H)是如下列测试。该透明件的12”英寸乘12”英寸试片是根据ASTM D1003使用Haze-Gard Plus仪器测试。雾度测量膜的清晰度和透明度(该膜不应半透明和扩散光)，而发光或可见光的透射率表示透过样品的可见光的量。包含显示于图28-30中的导电线的透明件表现出77.4％的透射率和2.60％的雾度。
如图28和29可以看出，该导电线限定正多边形(六边形)的阵列，其中该正多边形的各个直边被具有单一(例如，唯一)曲率的单一(例如，唯一)弯曲线取代。因此，在图28和29显示的实施方式中，该导电线限定具有多边形的孔，该多边形具有至少一个弯曲侧。再者，如图28和29可以看出，该弯曲侧具有不超过500μm的曲率半径。在图28和29中，该弯曲侧具有大约半圆形的形状。该实施方式的导电线限定具有多边形的孔，该多边形具有至少一个弯曲侧，该弯取侧具有不超过500μm的曲率半径(例如，导电线限定具有多边形的孔，在多边形中各个直边被具有单一曲率的单一弯曲线取代)相较于其他实施方式的导电线可具有显著较大的宽度，并且所得到的透明件仍可提供适宜地减少的衍射和发散。在一些实施方式中，该导电线可具有如本文公开的宽度(例如，不超过50μm、或不超过15μm的宽度)。
具有六边形孔的导电线是以平板印刷(即，光刻法)的方式制备。该基板是在无尘室中用AZ-P4210光致抗蚀剂(从AZ Electronic Materials,Luxembourg或IntegratedMicro Materials,Argyle,Texas取得)流涂并且空气干燥持续1小时。该流涂的基板是利用加热烘箱在200°F热固化持续30分钟。正性光掩模是放置在用光致抗蚀剂涂布的各个基板上以及在真空袋中密封并且抽气低至28psi的压力持续40分钟，以减少或避免介于光掩模和光致抗蚀剂之间的任何空隙。该真空袋装的基板是暴露至UV光持续1至2分钟。该基板随后从该真空袋取出并放置在显影槽中。1,000mL的光致抗蚀剂显影剂AZ-340(从AZElectronic Materials,Luxembourg或Integrated Micro Materials,Argyle,Texas取得)是与5,000mL的水一起使用。该基板随后放置在蚀刻槽中，在该蚀刻槽中利用溶解在3加仑的热水中的约15g的过二硫酸铵来蚀刻该曝光的铜。该方法进行约5分钟。该基板随后放置在脱模剂槽中，在该脱模剂槽中利用溶解在3加仑的水中的约200g的氢氧化钠来去除未曝光的光致抗蚀剂。最终该基板用去离子水清洗并且用氮气干燥。具有六边形孔的导电线的SEM图像显示在图32-34中。如图32-34可以看出，该导电线为锯齿状(例如，波浪状)的线。显示在图32中的SEM图像是使用下列值获得：SEM HV：15.00kV；WD：33.47mm；视场：1.23mm；Det：SE探测器。在图33中显示的SEM图像是使用下列值获得：SEM HV：15.00kV；WD：33.13mm；视场：591.4μm；Det：SE探测器。在图34中显示的SEM图像是使用下列值获得：SEM HV：15.00kV；WD：33.47mm；视场：99.18μm；Det：SE探测器。如图34可以看出，该导电线具有16.66μm(D1)，和17.04μm(D2)的宽度。因此，该网格具有约17μm的宽度。此外，如图33可以看出，该孔具有221.41μm的短侧宽度(D1)和244.26μm的长侧宽度(D2)。图32-34的网格具有244μm的间距。图32-34的SEM图像示例网格的形状、宽度、和网格的间距。如参照图31的上文描述，光透过透明件照射。图35为显示光透过透明件照射的图像。如图35可以看出，当透过包含图32-34中显示的导电线的基板观察点光源(可见光)时，没有或基本上没有观察到X-形状的夫琅禾费衍射。此外，该透明件的光透射率(LT)和雾度(H)是参照图31如上述描述来测量。包含显示于图32-34的导电线的透明件表现出75.4％的光透射率和1.78％的雾度。此外，该透明件的EMI屏蔽是测量如下。使用Hewlett-Packard(HP)网络分析仪8720C测量该EMI屏蔽性能值。各个用于测量EMI值的样品放置在各自具有1英寸乘1/2英寸的尺寸的两个角状物(horn)之间。该网络分析仪首先使用基板上无网格的基板校准，该基板与包含网格的那些具有基本上相同的组成。EMI值的平均值记录在8.2至12.4GHz频率或12.4至18GHz频率。在8.2至12.4GHz的频率，该透明件展现出-27.70dB的平均EMI屏蔽。在12.4至18GHz的频率，该透明件展现出-21.65dB的平均EMI屏蔽。
如图32和33可以看出，该导电线限定正多边形(六边形)的阵列，其中该正多边形的各个直边被具有多个曲率的弯曲线取代。限定多边形的实施方式的导电线，在多边形中各个直边被具有多个曲率的弯曲线取代。
如本文使用，术语“基本上”、“约”、以及类似的术语是用作近似的术语，而不是作为程度的术语，并且意欲说明本领域普通技术人员认知的测量或计算值中的固有偏差。此外，本文所述的任何数值范围意欲包含在所述范围内包括的相同数值精度的全部子范围。举例来说，“1.0至10.0”的范围意欲包含(以及端值)所述最小值1.0与所述最大值10.0之间的全部子范围，即，具有等于或大于1.0的最小值以及等于或少于10.0的最大值，例如举例来说，2.4至7.6。本文所述的任何最大数值限制意欲包含其中涵盖的全部较低的数值限制，以及在本说明书中任何最小数值限制意欲包含其中涵盖的全部较高的数值限制。因此，申请人保留修改包含权利要求的本说明书的权利，以明确地叙述在本文中明确地叙述的范围内包括的任何子范围。
虽然本公开内容已结合某些示例实施方式说明，应理解的是公开内容并不限于所公开的实施方式，反而相反地，意欲覆盖包含在所附权利要求及其等价物内的精神和范围的各种修改和等同的配置。

Claims (21)

1.一种透明件，其包含：
透明基板；以及
在该透明基板上的多个导电线，该导电线中的至少一个与至少一个其他的导电线相交，以及该导电线中的至少一个具有不超过50μm的宽度。
2.权利要求1的透明件，其中该导电线中的两个之间的距离为不超过1mm。
3.权利要求1的透明件，其中该透明件提供电磁干扰屏蔽。
4.权利要求3的透明件，其中该透明件还包含在该基板上的透明导电氧化物。
5.权利要求4的透明件，其中该透明件在3Hz至300kHz的频率提供EMI屏蔽。
6.权利要求1的透明件，其中该导电线中的至少一个具有起伏。
7.权利要求6的透明件，其中该起伏具有波峰和波谷，以使得两相邻波峰之间的距离不超过30μm。
8.权利要求6的透明件，其中该起伏具有波峰和波谷，以使得两相邻波峰之间的距离不超过30μm。
9.权利要求1的透明件，其还包含：
在该基板上的介电层；以及
传感器，其包含在该介电层上的导电层，其中选自该介电层和该导电层的至少一个层通过选自平板印刷、喷墨印刷、和气溶胶喷射印刷的至少一种方法形成。
10.权利要求9的透明件，其中加热器层在该基板和该传感器之间。
11.权利要求10的透明件，其中该加热器层包含该多个导电线。
12.权利要求9的透明件，其中该传感器选自温度传感器、裂纹探测器、电弧探测器、应变计、与湿度传感器。
13.一种载具，其包含权利要求1的透明件。
14.权利要求13的载具，其中该载具为飞行载具。
15.权利要求13的载具，其中该载具为地面载具。
16.一种智能窗，其包含权利要求1的透明件。
17.一种涂布基板，其包含：
基板；
在该基板上的介电层；以及
传感器，其包含在该介电层上的导电层，其中选自该介电层和该导电层的至少一个层通过选自平板印刷、喷墨印刷、和气溶胶喷射印刷的至少一种方法形成。
18.权利要求17的涂布基板，其还包含在该基板和该传感器之间的加热器层。
19.权利要求17的涂布基板，其中该传感器选自温度传感器、裂纹探测器、电弧探测器、应变计、与湿度传感器。
20.一种载具，其包含权利要求17的涂布基板。
21.一种透明件，其包含：
透明基板；以及
在该透明基板上的多个导电线，该导电线限定具有多边形形状的孔，该多边形具有至少一个弯曲侧，该弯曲侧具有不超过500μm的曲率半径。
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