CN113383298A - 具有含透明导电膜表面的薄而柔性的结构和形成所述结构的方法 - Google Patents

具有含透明导电膜表面的薄而柔性的结构和形成所述结构的方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述结构，所述结构具有在每一相对表面上含导电膜的薄而柔性的聚合物衬底，同时具有高光学透射率和良好光学性质。所述结构可具有不超过约30微米的总厚度和良好柔性。描述允许通过经由涂覆工艺提供支撑来涂覆极薄结构的处理方法。所述结构经证实在经设计以测试触摸传感器使用的加速磨损的条件下具有良好耐久性。

Description

具有含透明导电膜表面的薄而柔性的结构和形成所述结构的 方法
技术领域
本发明涉及具有透明导电表面的透明结构，其适于纳入具有与光传输或光接收结构相关联的电极的电子装置中，例如透明触摸传感器。透明结构可在薄衬底(例如聚酰亚胺层)的相对侧上具有两个透明导电表面。本发明进一步涉及形成具有透明导电膜的薄而柔性的结构的方法，所述结构可在薄而柔性的透明层的一个或多个表面上具有透明导电膜。
背景技术
功能性膜可在一系列背景下提供重要功能。举例来说，导电膜对于在静电可为不需要的或危险时静电耗散可能是重要的。透明导电膜可用作电极。高质量显示器可包含一或多个透明导电层。
透明导体可用于若干光电子应用，其包括(例如)触摸荧幕、液晶显示器(LCD)、平板显示器、有机发光二极管(OLED)、太阳能电池和智能窗。历史上，铟锡氧化物(ITO)由于其在高传导性下相对较高的透明度已成为所选材料。然而，ITO仍存在若干缺点。举例来说，ITO是脆性陶瓷，其需要使用溅镀来沉积，所述溅镀是涉及高温和真空且因此相对较慢且并非成本有效的制作工艺。此外，已知ITO在柔性衬底上易于裂纹。更新的便携式电子装置正推进到更薄的格式。
发明内容
在第一方面中，本发明涉及双侧导电结构，其包含透明聚合物衬底、支撑于透明聚合物衬底的第一表面和第二表面中的每一者上的稀疏金属导电层和在每一稀疏金属导电层上的聚合物外涂层。在一些实施例中，透明聚合物衬底可包含聚合物且具有第一表面和第二表面，其中聚合物衬底具有不超过约27微米的平均厚度，并且在透明聚合物衬底的配置中的聚合物在400nm到750nm下具有至少约88％的透射率和在330nm到375 nm的UV光谱内不超过约15％的透射率。通常，聚合物外涂层可具有约10nm到约200nm 的平均厚度。双侧导电结构的每一表面的薄片电阻可不超过约120欧姆/平方。
在另一方面，本发明涉及用于形成透明导电膜的方法，所述方法包含：
形成支撑于透明聚合物衬底的第一表面上的稀疏金属导电层，所述透明聚合物衬底具有不超过约27微米的平均厚度，其中所述聚合物衬底具有支撑于第一聚合物释放膜上的第二表面；
将聚合物外涂层施加于所述第一稀疏金属导电层上；
将第二聚合物释放膜放置于所述聚合物外涂层上；
移除所述第一聚合物释放膜以暴露所述透明聚合物衬底的所述第二表面；
形成支撑于所述透明聚合物衬底的所述第二表面上的第二稀疏金属导电层；和
将聚合物外涂层施加于所述第二稀疏金属导电层上。
在另一方面中，本发明涉及透明导电膜，其具有不超过约30微米的平均厚度且包含具有不超过约27微米的平均厚度的透明聚合物膜、在透明聚合物膜的每一侧上的稀疏金属导电层和在每一稀疏金属导电层上的聚合物外涂层，其中聚合物外涂层具有约10nm 到约500nm的平均厚度。在一些实施例中，透明导电膜在每一侧上的薄片电阻不超过100 欧姆/平方，％TT为至少89％，浊度不超过2.5％，并且b*为不超过约3.5。在另外或替代实施例中，可将双侧导电结构组装成在每一表面上具有光学透明粘合剂(3M，8146)和125 微米厚的PET膜的测试结构，并且在85℃和85％相对湿度下经受500小时的加速磨损测试，其中薄片电阻增加不超过约40％。
附图说明
图1是具有两个稀疏金属导电层的结构的示意性侧视图，所述两个稀疏金属导电层中一者在薄聚合物衬底的任一侧上。
图2是形成图1的结构的工艺的示意性流程图。
图3是由具有两个堆叠的图案化透明导电层的结构形成的触摸传感器的图案的示意性俯视图，所述两个堆叠的图案化透明导电层形成触摸传感器的组件电极。
图4是本文所述的双涂覆结构的卷对卷处理的示意图。
图5是指示用于涂覆实例中所用的衬底的第一侧的卷对卷处理的流程图。
图6是指示用于涂覆实例中所用的衬底的第二侧的卷对卷处理的流程图。
图7是显示具有两个导电表面和硬涂层底涂层的结构的示意性剖视图，所述结构用于在85℃/85％RH测试条件下测试样品。
图8是图7的双侧导电结构的R/Ro随时间变化的图，所述双侧导电结构使用经受85℃/85％RH加速磨损测试的第一PI衬底。
图9是用于执行导电结构的Xe照明测试的结构的示意性截面图。
图10是在Xe测试条件下使用第一PI衬底的图9中所示的双侧导电结构的R/Ro随时间变化的图。
图11是显示具有两个导电表面而无硬涂层底涂层的结构的示意性截面图，所述结构用于在85℃/85％RH的测试条件下测试样品。
图12是图11的双侧导电结构的R/Ro随时间变化的图，所述双侧导电结构使用经受85℃/85％RH加速磨损测试的第一PI衬底。
图13是用于执行导电结构的Xe照明测试的结构的示意性截面图。
图14是在Xe测试条件下如图13中所示使用第一PI衬底的双侧导电结构的R/Ro随时间变化的图。
图15是显示具有两个导电表面而无硬涂层底涂层的结构的示意性截面图，所述结构用于在65℃/90％RH的测试条件下测试样品。
图16是用于执行导电结构的Xe照明测试的结构的示意性截面图。
图17是使用经受65℃/90％RH加速磨损测试的第二PI衬底的图15的双侧导电结构的 R/Ro随时间变化的图。
图18是在Xe测试条件下如图16中所示使用第二PI衬底的双侧导电结构的R/Ro随时间变化的图。
图19是使用经受65℃/90％RH加速磨损测试的第一PI衬底的图7的双侧导电结构的 R/Ro随时间变化的图。
图20是在Xe测试条件下如图9中所示使用第一PI衬底的双侧导电结构的R/Ro随时间变化的图。
具体实施方式
基于针对特定性质选择的薄透明聚合物衬底的相对侧上的稀疏金属导电层，设计具有特别薄的轮廓和适于电子装置的耐久性的透明导电结构。透明导电结构可用于触摸传感器。所选聚合物衬底可具有不超过约27微米的厚度，同时提供良好可见光透射率和良好UV吸收性质。UV吸收性质提供在衬底的两侧上的导电层的独立的基于UV的图案化。在一些实施例中，在导电层与聚合物衬底之间具有硬涂层聚合物保护屏障的柔性聚合物衬底提供特别耐久的性质，如使用加速磨损测试所评估。已研发使得在对衬底的两侧执行涂覆的同时对极薄的衬底的处理可行的适宜处理方法。在处理中，可使用适宜保护性聚合物膜且在过程的所选步骤中移除，以提供对精细结构的稳定操作和保护。双涂覆结构的设计提供双侧结构的每一表面的独立蚀刻，使得可(例如)基于触摸传感器设计引入图案。
通常基于铟锡氧化物的透明导电膜广泛用于触摸传感器或电子装置中的其它组件。触摸传感器设计通常包含两个导电元件。一个导电元件可用于参考平面中的一个维度，而第二元件可用于参考平面中的第二维度以鉴别沿着平面的触摸点。因此，为了制造触摸传感器，通常使用两个图案化导电膜，但还可使用额外透明导电层。一般来说，触摸传感器应相对较薄，但传统上每一导电元件与不同衬底相关联，然后将其组装成堆叠。新产品已产生了对更薄和/或柔性结构的需求。将两个图案化导电膜放置于单一衬底上的能力允许形成更薄且更具柔性的结构。
调配极薄而柔性的传感器结构的能力可为用于柔性电子装置的致能技术。对于具有带触摸传感器的显示器的柔性装置，那么导电元件是透明的。由铟锡氧化物和类似导电陶瓷氧化物形成的传统导电元件不具柔性。稀疏金属导电元件的使用提供具有柔性结构的能力。通过在单一衬底的相对侧上放置两个透明导电膜，减小了厚度，这是因为仅需要单一衬底。而且，已研发极薄的衬底以适合于此单一衬底。已研发新的处理方法以允许此结构的有效形成。形成极小厚度的具有所需光学和电子性质的所述结构的能力提出重大挑战，并且所述挑战以如本文所述的优异结果得以满足。
图1显示核心衬底上呈单一形式的双侧导电元件的一般结构。参考图1，双侧导电薄片100可包含衬底聚合物薄片102、可选第一硬涂层104、第一稀疏金属导电层106、第一外涂层108、可选第二硬涂层110、第二稀疏金属导电层112、第二外涂层114、可选第一可释放保护膜116和可选第二可释放保护膜118。所述材料的性质对于形成具有适当处理和具有用于电子应用的商业用途的适宜稳定性的可用结构是重要的。下文详细描述所述材料。稀疏金属导电层可有效地提供为熔合金属纳米结构化网络。
触摸传感器的形成可以涉及双侧导电结构的两个导电侧的单独图案化。一般来说，导电层的图案化涉及图案化的辐射源，例如具有激光剥蚀的聚焦激光束或使用光阻剂利用光微影穿过掩模的照射。尽管通常可用各种辐射源执行图案化，但可用用于剥蚀的UV激光或对UV光敏感的光阻剂执行所需的图案化。对于激光剥蚀，通常来自UV激光的聚焦UV光可跨越表面扫描以界定图案。对于光微影，UV光被引导穿过掩模以在光阻剂中形成潜在图像，然后使其显影以形成物理图案。然后，光阻剂中的物理图案提供湿式或干式蚀刻以将图案转移到稀疏金属导电膜中。在任一情形下，两个稀疏金属导电层通常独立地经图案化，这是因为不同图案参与触摸传感器的不同功能。为了有效处理，需要使两侧图案化，使得实现图案化的一侧不影响另一侧。
为了完成双侧独立图案化，对于一些实施例，可需要衬底吸收UV光，使得来自一侧的显著通量的UV光不会到达另一侧，其中UV光可能改变相对侧的图案化。另一方面，衬底应具有高的可见光透射率。同时，在所涉及的极小厚度下，衬底应具有适宜机械性质。根据UV吸收组合物的性质，高能UV光子的吸收还可倾向于形成反应性物质。为了具有适宜耐久性，稀疏金属导电层可保护免受由图案化过程产生的任何破坏反应性物质。如本文中所述，可选硬涂层可位于衬底与稀疏金属导电层之间以保护稀疏金属导电层。如实例中所展现，可选硬涂层可用于或可不用于提供导电层的所需稳定性。
为了在所需小厚度下提供所需UV吸收能力，同时保持高的可见光透射率和机械耐久性，下文例示聚酰亚胺衬底，但可使用其它聚合物衬底。可选择聚酰亚胺衬底以提供在可见光谱内的良好透射率，同时在紫外线中具有强吸收。除了聚酰亚胺之外，下文还鉴别具有所需性质的其它聚合物。可执行用以形成导电结构的处理以在商业卷对卷过程或类似处理方法中形成所述结构。尽管所需结构极薄，但已研发处理方法以允许适当处理。
本文所述的结构避免使用在聚合物中具有添加剂的聚合物而吸收UV光，或避免使用仅单独层而吸收UV光。因此，本文的结构能够在导电层的使用期间维持高度的机械稳定性和稳定性。本文所述结构的工程改造以非常适合于可折叠触摸荧幕产品的极薄的形式提供优良性能。具有适宜光学性质的聚合物(例如聚酰亚胺)可提供高度的机械强度，同时提供高柔性。
业内已描述其它透明双侧导电结构。具有导电层的透明衬底的两侧的一般图案化描述于颁予钟(Zhong)等人且标题为“透明衬底上的双侧触摸传感器(Double Sided TouchSensor on Transparent Substrate)”的美国专利9,292,141(下文称为'141专利)中，所述案件以引用方式并入本文中。'141专利主要集中于基于导电氧化物(例如ITO)的透明导电膜，但其确实更广泛地是指透明导电膜。具有基于纳米线的导电层的衬底的双侧图案化描述于颁予琼斯(Jones)等人且标题为“薄膜衬底上的双侧激光图案化(Two-Sided LaserPatterning on Thin Film Substrates)”的公开的美国专利申请案2014/0202742(下文称为 '742申请案)中，所述案件以引用方式并入本文中。'141专利和'742申请案未教导基于材料工程改造且通过本文所述处理方法能够实现的具有改良机械和光学性质的本文所述的结构。
为了进行商业评估，已研发各种加速磨损测试来测试透明导电膜的耐久性。下文实例提供如本文所述形成的双侧透明导电膜的测试。所述加速磨损测试中的一些是类似的，但具有轻微变化以使测试稍微更严格或更不严格。所述测试在工业中广泛用于测试目的。
为了提供薄双侧导电结构的稳定处理，膜可为在涂覆步骤期间稳定可释放聚合物载体膜的工艺。在处理结束时，可通过聚合物释放层将最终膜覆盖于两个表面上，如果在远处或在储存期间执行进一步处理，那么所述聚合物释放层可在运输期间保护膜。一般来说，各种处理步骤可受到处理顺序和处理位置的影响。对于实际商业应用，双侧导电膜可在一个位置经处理，并且被传送以用于图案化和额外处理成触摸传感器，但原则上，处理可在单一物理位置执行。
在聚合物衬底由可释放聚合物载体膜支撑的情况下，可处理衬底的一侧以提供底涂层、具有稀疏金属导电结构的导电层和外涂层。干燥的外涂层可覆盖有聚合物释放层，并且然后可移除初始可释放聚合物载体层以暴露衬底的另一侧，其中第一侧外涂层上的聚合物薄片用作用于处理第二侧的载体层。将底涂层、具有稀疏金属导电结构的导电层和外涂层施加到衬底的第二侧，通常已相对于工艺装备翻转衬底以将所处理的侧朝上放置。如果需要，可将另一可释放聚合物薄片放置于第二处理侧的干燥外涂层上，以完成用于储存和/或运输的结构。下文论述各种其它具体实施例。
本文所述的处理改良和材料工程改造使得能够使用极薄衬底，同时提供和图案化两个相对的导电表面。因此，在一些实施例中，完成的结构可具有不超过约35微米的总厚度，包括衬底、两个导电层、底涂层和外涂层。相对层中的每一者的薄片电阻可不超过约100欧姆/平方。所得双侧导电结构可具有至少约85％的可见光的总透射率、不超过约 2.5％的浊度和不超过约4的b*值。可维持所述性质，同时整体结构可极具柔性，此进一步由薄度促进。因此，本文的双侧导电结构尤其适于形成用于柔性电子装置的透明触摸传感器。
涉及使用可释放载体膜以提供对极薄结构的处理的基本处理方法概述于图2中，其显示一般处理流程。在绘示的流程开始时，薄衬底140提供有第一可释放载体层142。在第一可释放载体层142覆盖结构的一个表面的情况下，处理144另一表面以形成具有稀疏金属导电层和任何相关联层的第一透明导电涂层146。在完成对第一侧的处理之后，在导电涂层146上放置152第二可释放载体层150。在所述结构由第二可释放载体层150支撑的情况下，可移除154另一侧上的第一可释放载体层142以暴露薄衬底140的未处理侧 156。为了便于处理，其可任选地空间翻转158，使得未处理的表面面向上。随后对薄衬底140的另一侧相应地进行处理160以在衬底140的第二侧上形成第二透明导电涂层162，其中第二透明导电涂层162通常具有稀疏金属导电层和任何相关联层。为了在图案化或其它进一步处理之前保护第二透明导电涂层162，顶部可释放载体膜164可放置166于第二透明162上。在一些实施例中，如果需要，可将完成的结构卷起以用于运输和/或储存。
形成透明导电层的处理通常包含纳米线油墨的沉积、纳米线油墨的干燥(其可导致熔合以形成熔合金属纳米结构化网络)、外涂层的沉积以及外涂层的干燥和固化。此处理可进一步包含沉积可选硬涂层作为衬底与稀疏金属导电层之间的底涂层。作为底层，硬涂层可不提供机械保护，但硬涂层可提供稀疏金属导电层的稳定性，其大概是来自过程损害或来自衬底的其它相互作用。硬涂层通常对可见光和近UV光都透明。
一般来说，各种稀疏金属导电层可从金属纳米线形成。利用金属纳米线形成且经处理以平坦化接面处的纳米线以改良传导性的膜描述于颁予奥尔登(Alden)等人且标题为“包含金属纳米线的透明导体(Transparent Conductors Comprising Metal Nanowires)”的美国专利8,049,333中，所述案件以引用方式并入本文中。包含表面嵌入金属纳米线以增加金属传导性的结构描述于颁予斯里尼瓦斯(Srinivas)等人且标题为“图案化透明导体和有关制造方法(Patterned Transparent Conductors and Related ManufacturingMethods)”的美国专利8,748,749中，所述案件以引用方式并入本文中。然而，对于熔合金属纳米结构化网络关于高导电性的所需性质和关于透明度和低浊度的所需光学性质已发现改良的性质。可基于化学过程在商业上适当的处理条件下执行毗邻金属纳米线的熔合。
具体来说，关于获得基于金属纳米线的导电膜的显著进步是发现了形成熔合金属网络的充分可控的工艺，其中金属纳米线的毗邻部分熔合为单一结构，而在导电网络中无不同纳米线。具体来说，最初发现卤离子可驱动金属纳米线的熔合以形成熔合金属纳米结构。以各种方式引入包含卤阴离子的助熔剂以成功地实现熔合且电阻相应显著下降。应注意，在此处理上下文中的卤离子不应与纳米线合成反应中所用的卤离子混淆。特别地，已经用酰卤的蒸气和/或溶液以及卤化物盐的溶液完成金属纳米线与卤阴离子的熔合。金属纳米线与卤化物源的熔合进一步描述于颁予维尔卡(Virkar)等人的标题为“金属纳米线网络和透明导电材料(Metal Nanowire Networks and Transparent Conductive Material)”的美国专利10,029,916和颁予维尔卡等人('207专利)的标题为“金属纳米结构化网络和透明导电材料(Metal Nanostructured Networks and Transparent ConductiveMaterial)”的美国专利9,920,207中，两个案件都以引用方式并入本文中。
用于形成熔合金属纳米线网络的过程的延伸是基于还原/氧化(氧化还原)反应，其可提供用以产生熔合纳米线而不破坏所得膜的光学性质。在接面处沉积的金属可作为溶解的金属盐有效地添加，或可从金属纳米线本身溶解。氧化还原化学将金属纳米线熔合为纳米结构化网络的有效用途进一步描述于颁予维尔卡等人且标题为“熔合金属纳米结构化网络、具有还原剂的熔合溶液和生产金属网络的方法(Fused Metal NanostructuredNetworks,Fusing Solutions with Reducing Agents and Methods for Forming MetalNetworks)”的美国专利10,020,807('807专利)中，所述案件以引用方式并入本文中。'807专利还描述用于形成熔合金属纳米结构化网络的单一溶液方法。用于形成熔合金属纳米结构化层的单一溶液方法进一步描述于颁予李(Li)等人且标题为“用于形成具有熔合网络的透明导电膜的金属纳米线油墨(Metal Nanowire Inks for the Formation ofTransparent Conductive Films with Fused Networks)”的美国专利9,183,968B1(下文中称为'968专利) 中，所述案件以引用的方式并入本文中，并且用以形成熔合金属纳米结构化网络的单一溶液或油墨处理用于以下实例中。
实现固化成熔合纳米结构化金属网络的有效单一沉积油墨的所需油墨包含所需量的金属纳米线以实现所得膜中金属的适当负载。在适当溶液中，在油墨沉积和干燥之前，油墨是稳定的。油墨可包含合理量的聚合物粘合剂，其有助于形成稳定导电膜以用于进一步处理。为了用一种油墨系统获得良好熔合结果，已发现亲水性聚合物是有效的，例如纤维素或几丁聚糖基聚合物。作为用于熔合过程的金属源的金属离子可作为可溶性金属盐提供。
单一油墨调配物提供在衬底表面上沉积所需负载的金属作为膜，并且同时提供油墨中的成分，当油墨在适当条件下干燥时，所述成分诱导熔合过程。所述油墨可便捷地称为熔合金属纳米线油墨，应理解，熔合通常直到干燥才发生。油墨通常包含水性溶剂，在一些实施例中，其可进一步包含醇和/或其它有机溶剂。油墨可进一步包含溶解的金属盐作为熔合过程的金属源。不希望受理论的限制，据信油墨的组分(例如醇或其它有机组合物)还原来自溶液的金属离子以驱动熔合过程。在所述系统中的熔合过程的先前经验表明，金属优选沉积于毗邻金属纳米线之间的接面处。可提供聚合物粘合剂以稳定膜并影响油墨性质。可调节油墨的特定调配物以选择适合于特定沉积方法且在衬底表面上具有特定涂覆性质的油墨性质。如下文进一步描述，可选择干燥条件以有效地执行熔合过程。还建立两种溶液熔合系统，并且可利用本文所述的改良的银纳米线。
双侧导电膜可适当地图案化以纳入诸如触摸传感器等装置中。为了图案化，可移除任何保护性释放层以暴露外涂层。外涂层是薄的，并且图案化通常涉及用导电层对应地图案化外涂层。可将图案化膜切割成所需大小。为了组装成装置，可将光学透明的粘合剂施加到图案化导电膜，以将膜附着到装置。透明导电结构可沿着膜的边缘连接到金属迹线以将透明导体整合到电路中。光学透明粘合剂的另一部分可为装置提供保护盖，其可为用于所需柔性装置的柔性聚合物薄片。本文所述的双涂覆结构的薄而柔性的性质为某些装置应用提供显著进步。
双侧、可单独图案化的导电结构
本文的导电结构包含在相对表面上的导电层，其可提供用于整合到诸如触摸传感器等电装置中的单独导电特征。选择具有良好可见光透射率和良好紫外光吸收的衬底。描述在适合于柔性结构的小厚度下具有机械性质的适宜聚合物，其可具有高耐久性。所述结构还可在高温和高湿度值下在加速磨损测试条件下具有良好导电性稳定性。在一些实施例中，包括保护性聚合物外涂层的总结构可具有不超过约30微米的总平均厚度，此对于形成更薄的最终产品以及具有适当机械性质的柔性显示器是所需的。本文所述的双侧导电结构已实现在商业程度上组装成实际显示装置的可折叠电子装置的适宜柔性，并且基于对所述应用的测试，在两个表面上具有外涂层的双侧导电结构可围绕1mm直径的心轴重复弯曲至少200,000次，其中导电表面的薄片电阻改变不超过10％。经验强烈表明，所述弯曲可执行至少几百万次弯曲。
基本结构示于上图1中。聚合物衬底是结构的核心，在字面含义上是由于导电层施加到两侧，并且在某种意义上象征性地是由于其提供结构的大部分厚度。聚合物包含作为主要组分的聚合物，通常至少超过50重量％，其可称为衬底聚合物。适宜衬底聚合物对可见光是透明的。特别地，衬底聚合物的透射率通常为至少约88％，在一些实施例中为至少约89％，在其它实施例中为至少约90％，并且在其它实施例中为至少约91％。下文更详细地论述总体结构的光学性质和光学性质的测量，并且下面更详细地提供的相关一般论述同样适用于此处。此外，对于所选厚度的衬底(透射性质取决于厚度)，衬底聚合物吸收波长为330nm到370nm的UV光，使得此波长范围内的透射率不超过约15％，在其它实施例中不超过约10％，在其它实施例中不超过约5％，并且在其它实施例中不超过约2％。聚合物衬底的平均厚度通常可为不超过约27微米，在其它实施例中约1微米到约 25微米，并且在其它实施例中为约5微米到约23微米，但在一些实施例中，可用的衬底的厚度可为约5微米到约60微米。所属领域技术人员将认识到，考虑在上述明确范围内的透射率和厚度的其它范围且其属于本发明。
适宜聚合物包括(例如)聚酰亚胺、多硫化物(例如PyluxTM,阿瑞斯材料公司(AresMaterials))、聚砜(例如来自索尔维(Solvay)的
Figure BDA0003185122770000091
或聚醚砜(例如来自索尔维的
Figure BDA0003185122770000092
或来自BASF的
Figure BDA0003185122770000093
和聚萘二甲酸乙二酯(例如来自杜邦(DuPont)的
Figure BDA0003185122770000094
下文提供基于透明聚酰亚胺的实例。传统芳香族聚酰亚胺是有颜色的。但最近研发的聚酰亚胺对可见光是透明的。透明聚酰亚胺吸收超紫外光。透明聚酰亚胺可从可隆(Kolon)(韩国)、达迈科技股份有限公司(Taimide Tech.)(中国台湾)、住友商事集团(Sumitomo)(日本)、SKC公司(美国乔治亚州(GA,USA))和耐克索尔夫公司(NeXolve)(美国阿拉巴马州(AL,USA))获得。
使用本身吸收UV光的衬底聚合物避免在聚合物中使用UV吸收剂的单独层或UV填充剂。使用UV吸收剂的单独层将增加结构的厚度并改变机械性质。在聚合物衬底中使用UV吸收剂作为填充剂可改变聚合物衬底的机械和化学性质。本文的结构依赖于衬底聚合物的UV吸收性质以实现高度所需的结构性质。已经提出了使用聚酯与UV吸收填充剂。参见颁予琼斯等人且标题为“薄膜衬底上的双侧激光图案化”的公开的美国专利申请案2014/0202742，所述案件以引用方式并入本文中。使用填充剂可改变稳定性和机械性质。
对于在柔性显示器中的使用，需要聚合物衬底具有所需的机械性质。材料的耐久性在某种意义上可由伸长率(其是材料可以拉伸而不断裂的程度的量度)和/或抗拉强度(其是在材料失效之前可施加的力的量度)来表示。伸长率通常由聚合物制造商提供，如通过标准程序、通常ASTM D882测量。在一些实施例中，需要伸长率为至少约10％，在其它实施例中为至少约15％，并且在其它实施例中为约20％到约100％。在一些实施例中，衬底的抗拉强度可为至少约50MPa，在其它实施例中为至少约60MPa，并且在一些实施例中为约65MPa到约300MPa。此外，对于一些应用，衬底聚合物的弹性(杨氏)模量可为约1.5GPa到约7.0GPa，在其它实施例中为约1.75GPa到约6.5GPa，并且在其它实施例中为约2.0GPa到约6GPa。所属领域技术人员将认识到，考虑在上述明确范围内的伸长率、抗拉强度和模量的其它范围且其属于本发明。
结构的两侧上的电导率由稀疏金属导电层提供。稀疏金属导电层在以下章节中更详细地论述。通常，所述层的厚度极小，这是因为纳米线的厚度可在10-25纳米(nm)的量级，并且将来可获得稍微更薄的纳米线。稀疏金属导电层可为熔合金属纳米结构化网络，其是经由将初始沉积的金属纳米线熔合成单一透明金属结构而形成。在本申请人的工作之后，学术研究实验室已研究熔合金属纳米结构化网络。已评估聚合物衬底上的透明导电层的弯曲稳定性。参见程(Cheng)等人，“由通过化学金属还原制备的银纳米线接面构成的高度可折叠透明导电膜(Highly foldable transparent conductive films composed ofsilver nanowire junctions prepared by chemical metal reduction)”,纳米科技(Nanotechnology)25 (2014)285601(7页)(下文称为程等人)。使用较不需要的技术来熔合银纳米线，仍发现熔合为所得透明导电膜提供显著的弯曲稳定性。特别地，程等人确定，相对于未熔合的相应结构，熔合金属纳米结构化网络在重复弯曲的结构中稳定得多。据信，使用熔合金属纳米结构化网络对于获得具有柔性显示器的长期使用稳定性的结构是重要的。
稀疏金属导电层通常覆盖有聚合物外涂层以向导电层提供机械保护。在一些实施例中，可选择外涂层，使得在施加外涂层之后，浊度显著降低，而不显著劣化其它性质。此外，可选择外涂层的厚度和组成，使得相对于无外涂层的测量，穿过外涂层的薄片电阻测量不会显著改变。外涂层的适宜市售涂层组合物包括(例如)来自杂混复合塑料公司 (HybridPlastics,Inc.)(美国密西西比州)的涂层溶液
Figure BDA0003185122770000111
涂层、来自加利福尼亚硬涂层公司(California Hardcoating Company)(美国加利福尼亚州(California,USA))的二氧化硅填充的硅氧烷涂层、来自尼德克(Nidek)(日本)的
Figure BDA0003185122770000112
混合硬涂层材料、来自迪睿合公司(Dexerials Corporation)(日本)的SK1100系列硬涂层、来自东洋化学(TOYOCHEM)(日本)的LiodurasTM、来自艾迪森清波(Addison Clear Wave)(美国伊利诺州(IL,USA))的 HC-5619硬涂层、来自SDC科技公司(SDC Technologies,Inc.)(美国加利福尼亚州)的晶体涂层(CrystalCoat)UV可固化涂层。将稳定剂纳入外涂层中描述于颁予杨(Yang)等人的标题为“稳定的稀疏金属导电膜和用于递送稳定化合物的溶液(Stabilized Sparse MetalConductive Films and Solutions for Delivery of Stabilizing Compounds)”的共同待决的美国专利申请案15/730,053中，所述案件以引用方式并入本文中。
两个稀疏金属导电层中的每一者上各有一个外涂层，所述外涂层通常足够薄以使得可经由外涂层发生导电性，即使外涂层聚合物通常为电介质。换句话说，具有外涂层的表面通常应具有与无外涂层的表面大致相同的薄片电阻。因此，可需要聚合物外涂层的平均厚度不超过约250nm，在一些实施例中为约5nm到约200nm，并且在其它实施例中为约10nm到约175nm。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的厚度的其它范围且其属于本发明。
如上所述，导电结构可包含在聚合物衬底与稀疏金属导电层之间的底层。底层可包含聚合物硬涂层。作为底层，聚合物硬涂层不提供机械保护，但聚合物硬涂层可提供保护以免受化学侵袭。如实例中所述，对于一些聚合物衬底，聚合物硬涂层底层为熔合金属纳米结构化层提供显著稳定性，但对于一些类似的较厚衬底，未使用底涂层来获得令人满意的稳定性。尚不了解为什么在无硬涂层的情况下一些结构足够稳定。
适宜硬涂层聚合物通常是具有交联聚丙烯酸酯的高度交联的聚合物，所述交联聚丙烯酸酯可与其它交联部分(例如聚氨酯、环氧聚合物、聚硅氧烷和/或其它交联聚合物)组合。具支链丙烯酸酯单体可形成高度交联聚合物，并且交联丙烯酸酯可与其它部分(例如氨基甲酸酯丙烯酸酯或诸如此类)共聚以形成相互啮合的交联聚合物。硬涂层聚合物有市售，例如来自杂混复合塑料公司(美国密西西比州)的涂层溶液
Figure BDA0003185122770000113
涂层、来自加利福尼亚硬涂层公司(美国加利福尼亚州)的二氧化硅填充的硅氧烷涂层、来自尼德克(日本) 的
Figure BDA0003185122770000121
混合硬涂层材料、来自自迪睿合公司(日本)的SK1100系列硬涂层、来自东洋化学(日本)的LiodurasTM、来自艾迪森清波((美国伊利诺州)的HC-5619硬涂层、来自SDC科技公司(美国加利福尼亚州)的晶体涂层UV可固化涂层。硬涂层聚合物进一步描述于公开的颁予古(Gu)等人的标题为“透明聚合物硬涂层和相应的透明膜(Transparent Polymer Hardcoatsand Corresponding Transparent Films)”的美国专利申请案2016/0369104中，所述案件以引用方式并入本文中。
适宜硬涂层聚合物是可获得的，其对于相关厚度是高度透明的，使得硬涂层不会显著降低穿过结构的光透射。聚合物硬涂层可各自独立地具有约250nm到约4微米、在其它实施例中约400nm到约3.5微米且在其它实施例中约500nm到约3微米的平均厚度。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的硬涂层厚度的其它范围且其属于本发明。
最终结构在每一表面上具有交联的外涂层，其各自提供相对非粘性的表面。为了保护结构以便运输、储存或诸如此类，可用可释放聚合物层保护一个或两个表面。可释放聚合物层可以约15微米到约200微米、在其它实施例中约20微米到约180微米、在其它实施例中约25微米到约170微米且在其它实施例中约40微米到约150微米的厚度形成。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的厚度的其它范围且其属于本发明。一系列适宜非粘性聚合物可用于聚合物释放层，并且由于释放层被移除以用于进一步处理，因此光学性质不相关。适宜聚合物包括(例如)聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、其共聚物和诸如此类。应选择具有低粘性的特定聚合物，使得释放层的剥离强度应足够低，以使得当释放层从衬底剥离时材料不受损。
稀疏金属导电层
稀疏金属导电层通常是从金属纳米线形成。利用足够负载和选择纳米线性质，可利用具有相应适当光学性质的纳米线获得合理导电性。预期用银纳米线形成的透明导电膜结构可产生具有本文所述的具有各种稀疏金属导电结构的结构的双侧导电膜的所需性能。然而，已利用熔合金属纳米结构化网络获得尤其所需的性质。本文的论述集中于涉及熔合金属纳米结构化网络的实施例，已发现其作为透明导电膜提供改良的性能性质。
已研发若干实际方法来完成金属纳米线熔合。可平衡金属负载以获得所需导电性程度与良好光学性质。一般来说，金属纳米线处理可经由沉积两种油墨(其中第一油墨包含金属纳米线且第二油墨包含熔合组合物)或经由沉积将熔合元件组合到金属纳米线分散液中的油墨来完成。油墨可进一步包含或可不进一步包含额外处理酸、粘合剂或诸如此类。适宜图案化方法可经选择以适于特定油墨系统。
一般来说，一或多种用于形成金属纳米结构化网络的溶液或油墨可共同地包含充分分散的金属纳米线、助熔剂和可选额外组分，例如聚合物粘合剂、交联剂、润湿剂，例如表面活性剂、增稠剂、分散剂、其它可选添加剂或其组合。用于金属纳米线油墨和/ 或熔合溶液的溶剂如果不同于纳米线油墨可包含水性溶剂、有机溶剂或其混合物。具体来说，适宜溶剂包括(例如)水、醇、酮、酯、醚(例如二醇醚)、芳香族化合物、烷烃和诸如此类和其混合物。具体溶剂包括(例如)水、乙醇、异丙醇、异丁醇、叔丁醇、甲基乙基酮、二醇醚、甲基异丁基酮、甲苯、己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、PGMEA (2-甲氧基-1-甲基乙基乙酸酯)、碳酸二甲基酯或其混合物。尽管溶剂应基于形成金属纳米线的良好分散液的能力加以选择，但溶剂还应与其它选择添加剂相容，以使添加剂可溶于溶剂中。对于具有金属纳米线的单一溶液中包括助熔剂的实施例来说，溶剂或其组分可为或可不为熔合溶液的重要组分(例如醇)且如果需要可相应地加以选择。
呈一种油墨或两种油墨配置的金属纳米线油墨可包括约0.01重量％到约1重量％金属纳米线，在其它实施例中约0.02重量％到约0.75重量％金属纳米线且在额外实施例中约 0.04重量％到约0.5重量％金属纳米线。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的金属纳米线的其它浓度范围且其属于本发明。金属纳米线的浓度影响衬底表面上的金属的负载以及油墨的物理性质。
银提供优良电导率。本申请人以商标名ActivegridTM油墨销售用于形成熔合金属纳米结构化网络的适宜银纳米线油墨。其它银纳米线源有市售，并且基本熔合技术在上述'207 和'807专利中充分描述。
通常始终选择聚合物粘合剂和溶剂，使得聚合物粘合剂可溶于或可分散于溶剂中。在适当实施例中，金属纳米线油墨通常包含约0.02重量％到约5重量％粘合剂，在其它实施例中约0.05重量％到约4重量％粘合剂且在额外实施例中约0.1重量％到约2.5重量％聚合物粘合剂。在一些实施例中，聚合物粘合剂包含可交联有机聚合物，例如辐射可交联有机聚合物和/或热可固化有机粘合剂。为有利于粘合剂的交联，在一些实施例中，金属纳米线油墨可包含约0.0005wt％到约1wt％交联剂，在其它实施例中约0.002wt％到约0.5 wt％且在额外实施例中约0.005wt％到约0.25wt％。纳米线油墨可任选地包含流变性改良剂或其组合。在一些实施例中，油墨可包含润湿剂或表面活性剂以降低表面张力，并且润湿剂可用于改良涂覆性质。润湿剂通常可溶于溶剂中。在一些实施例中，纳米线油墨可包含约0.001重量％到约1重量％润湿剂，在其它实施例中约0.002重量％到约0.75重量％且在其它实施例中约0.003重量％到约0.6重量％润湿剂。可任选地使用增稠剂作为流变性改良剂以稳定分散液并减少或消除沉降。在一些实施例中，纳米线油墨可任选地包含约 0.05重量％到约5重量％增稠剂，在其它实施例中约0.075重量％到约4重量％且在其它实施例中约0.1重量％到约3重量％增稠剂。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的粘合剂、润湿剂和增稠剂的其它浓度范围且其属于本发明。
多种聚合物粘合剂可适于溶解/分散于溶剂中用于金属纳米线，并且适宜粘合剂包括经研发用于涂覆应用的聚合物。硬涂层聚合物(例如辐射可固化涂层)有市售，例如作为用于多种应用的硬涂层材料，其可经选择用于溶解于水性或非水性溶剂中。适宜种类的辐射可固化聚合物和/或热可固化聚合物包括(例如)聚氨酯、丙烯酸树脂、丙烯酸共聚物、纤维素醚和酯、其它水不溶解结构多糖、聚醚、聚酯、含环氧树脂的聚合物和其混合物。商业聚合物粘合剂的实例包括(例如)
Figure BDA0003185122770000141
商标丙烯酸树脂(DMS新树脂(DMSNeoResins))、
Figure BDA0003185122770000142
商标丙烯酸共聚物(BASF树脂(BASF Resins))、
Figure BDA0003185122770000143
商标丙烯酸树脂(璐彩特国际(Lucite International))、
Figure BDA0003185122770000144
商标氨基甲酸酯(路博润先进材料(Lubrizol Advanced Materials))、乙酸丁酸纤维素聚合物(CAB商标，来自EastmanTM化学(EastmanTM Chemical))、BAYHYDROLTM商标聚氨酯分散液(拜耳材料科学(Bayer Material Science))、
Figure BDA0003185122770000145
商标聚氨酯分散液(氰特工业公司(CytecIndustries, Inc.))、
Figure BDA0003185122770000146
商标聚乙烯醇缩丁醛(美国库拉雷公司(KurarayAmerica,Inc.))、纤维素醚(例如乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素)、其它基于多糖的聚合物(例如几丁聚糖基和果胶)、合成聚合物(如聚乙酸乙烯酯)和诸如此类。具体来说，已发现基于多糖的聚合物作为稀疏金属导电层中的粘合剂是所需的。聚合物粘合剂在暴露于辐射时可自身交联，和/或其可与光起始剂或其它交联剂交联。在一些实施例中，光交联剂在暴露于辐射时可形成自由基，并且所述自由基随后基于自由基聚合机制诱导交联反应。适宜光起始剂包括(例如)市售产品，例如
Figure BDA0003185122770000147
商标(BASF)、GENOCURETM商标(美国拉恩公司 (Rahn USA Corp.))和
Figure BDA0003185122770000148
商标(双键化工股份有限公司(Double BondChemical Ind.,Co,Ltd.))、其组合或诸如此类。
可使用润湿剂以改良金属纳米线油墨的可涂覆性以及金属纳米线分散液的质量。具体来说，润湿剂可降低油墨的表面能，以使在涂覆后，油墨充分扩散到表面上。润湿剂可为表面活性剂和/或分散剂。表面活性剂是一类用于降低表面能的材料，并且表面活性剂可改良材料的溶解性。表面活性剂通常具有分子的亲水部分和分子的疏水部分，所述部分促进其性质。宽范围的表面活性剂(例如非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性离子表面活性剂)有市售。在一些实施例中，如果与表面活性剂相关的性质不成问题，那么非表面活性剂润湿剂(例如分散剂)还为业内所知且可有效改良油墨的润湿能力。适宜商业润湿剂包括(例如)COATOSILTM商标环氧官能化硅烷寡聚物(动量性能材料(Momentum Performance Materials))、SILWETTM商标有机聚硅氧表面活性剂(动量性能材料)、THETAWETTM商标短链非离子氟表面活性剂(ICT工业公司 (ICT Industries,Inc.))、
Figure BDA0003185122770000151
商标聚合物分散剂(空气产品公司(Air Products Inc.))、
Figure BDA0003185122770000152
商标聚合物分散剂(路博润)、
Figure BDA0003185122770000153
氟表面活性剂(DuPontTM)、嘉智信诺(XOANONS)WE-D545表面活性剂(安徽嘉智信诺化工股份有限公司(Anhui XoanonsChemical Co.,Ltd))、EFKATM PU 4009聚合物分散剂(BASF)、马萨福(MASURF) FP-815CP、马萨福FS-910(美深化学(Mason Chemicals))、NOVECTM FC-4430氟化表面活性剂(3M)、其混合物和诸如此类。
增稠剂可通过减少或消除固体从金属纳米线油墨沉降用于改良分散液的稳定性。增稠剂可或可不显著改变油墨的粘度或其它流体性质。适宜增稠剂有市售且包括(例如)CRAYVALLACTM商标的经改质的脲，例如LA-100(美国克雷谷丙烯酸系化合物(Cray ValleyAcrylics,USA))、聚丙烯酰胺、THIXOLTM 53L商标丙烯酸增稠剂、COAPURTM 2025、COAPURTM830W、COAPURTM 6050、COAPURTM XS71(可泰克斯公司(Coatex, Inc.))、
Figure BDA0003185122770000154
商标的经改质的脲(BYK添加剂公司(BYK Additives))、亚乐顺(Acrysol)DR 73、亚乐顺RM-995、亚乐顺RM-8W(陶氏涂料事业部(Dow Coating Materials))、阿括富流(Aquaflow)NHS-300、阿括富流XLS-530疏水改质的聚醚增稠剂(亚什兰公司(Ashland Inc.))、博彻凝胶(Borchi Gel)L75N、博彻凝胶PW25(OMG博彻斯(OMG Borchers))和诸如此类。
可向金属纳米线油墨中添加额外添加剂，其各自的量通常为不超过约5重量％，在其它实施例中不超过约2重量％且在其它实施例中不超过约1重量％。其它添加剂可包括(例如)抗氧化剂、UV稳定剂、消泡剂或抗发泡剂、抗沉降剂、粘度改良剂或诸如此类。
下文描述用于形成熔合金属纳米结构化层的处理。
双侧结构的光学和电性质
具有纳入稀疏金属导电层的双侧导电膜的透明结构(例如，熔合金属纳米结构化网络)可提供低电阻，同时提供良好光学性质。因此，膜可用作透明导电电极或诸如此类。透明导电电极可适用于一系列应用。对于显示器且具体来说对于触摸荧幕来说，可在每一侧上独立地图案化膜以提供由膜形成的导电图案。双侧导电结构通常具有关于高透射率、低浊度和低色彩的良好光学性质。
薄膜的电阻可表示为薄片电阻，其以欧姆每平方(Ω/□或欧姆/平方)为单位报告以根据与测量过程相关的参数来区分所述值与整体电阻值。通常使用四点探针测量或另一适宜过程来测量膜的薄片电阻。在一些实施例中，结构的导电表面的薄片电阻可不超过约200欧姆/平方，在其它实施例中不超过约150欧姆/平方，在额外实施例中不超过约100欧姆/平方且在其它实施例中不超过约75欧姆/平方。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的薄片电阻的其它范围且其属于本发明。在实例中，形成靶薄片电阻为 50欧姆/平方的透明导电膜。一般来说，可通过增加纳米线的负载来降低薄片电阻，但从其它角度来看，增加的负载可能是所需的或可能并非所需的。
对于作为透明导电膜的应用来说，需要熔合金属纳米线网络或其它稀疏金属导电层维持良好光学透明度。原则上，光学透明度与负载逆相关，其中较高负载导致透明度降低，但网络的处理还可显著影响透明度。同样，聚合物粘合剂和其它添加剂可经选择以维持良好光学透明度。透明度可以无量纲量的透射率来报告。透光率是透射光密度(I)对入射光密度(Io)的比率。在以下实例中报告具有外涂层的双侧导电结构内的透明导电层的透射率。透明导电层的光学透射率可相对于穿过支撑透明导电膜的衬底的透射光来评价。举例来说，可通过使用UV-可见光分光光度计并测量穿过导电膜和支撑衬底的总透射率来测量本文所述的导电膜的透明度。报告透明膜衬底上的透明导电层的透射率值。如果需要，基于总透射率近似为个别透射率的乘积，可经由测量各种中间体估计穿过个别层的透射率。
尽管通常需要在可见光谱范围内具有良好光学透明度，但为方便起见，可于光的550 nm波长下报告光学透射率。或者或另外，透射率可报告为光的400nm到700nm波长的总透射率，并且所述结果报告于以下实例中。一般来说，对于熔合金属纳米线膜来说，550 nm透光率和从400nm到700nm的总透光率(或为方便起见，仅“总透光率”)的测量并不定性地不同。在一些实施例中，双侧导电结构的总透射率(TT％)为至少85％，在其它实施例中至少约88％，在其它实施例中至少约89％，在其它实施例中为约90％到约96％，并且在一些实施例中为约90.5％到约95％。可使用标准ASTM D1003(“透明塑料的浊度和发光透射率的标准测试方法(Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance ofTransparent Plastics)”)评估膜的透射率，所述案件以引用方式并入本文中。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的透光率的其它范围且其属于本发明。
熔合金属网络还可具有低浊度以及高可见光透射率，同时具有所需低的薄片电阻。可基于上文提到的ASTM D1003使用浊度计测量浊度，并且可去除衬底的浊度贡献以提供透明导电膜的浊度值。基于ASTM D1003测量的浊度是基于透射率的浊度，并且可对基于反射的浊度进行单独测量。除非另外明确指出，否则浊度是指基于透射率的浊度。在一些实施例中，透明导电膜的浊度值可不超过约2.5％，在其它实施例中不超过约2.25％，在额外实施例中不超过约2.0％且在其它实施例中为约0.6％到约1.75％。已发现，所选透明外涂层可显著降低具有透明导电层的结构的浊度，并且可相对于所述浊度值范围考虑具有外涂层的结构的值。上文论述聚合物外涂层。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的浊度的其它范围且其属于本发明。
还可需要双侧导电结构基本上是白色的，即具有很少颜色。色彩空间可定义为使光谱波长与人类对色彩的感知相关。CIELAB是由国际照明委员会(CIE)确定的色彩空间。CIELAB色彩空间使用三维坐标系L*、a*和b*，其中L*涉及颜色的亮度，a*涉及红色与绿色之间的颜色的位置，并且b*涉及黄色与蓝色之间的颜色的位置。“*”值表示相对于标准白点的正规化值。所述CIELAB参数可使用商业软件从分光光度计中进行的测量来确定。
基于CIELAB参数，原则上，具有适当聚合物衬底的双侧导电结构可经设计以获得合理的白度，通常基于CIELAB标度中的b*和a*的小的绝对值。在一些实施例中，鉴于实际限制，膜的设计可引导结果以在某些所需范围内产生更白的光(低于靶截止值的b* 和a*的绝对值)，如已经用纳米级着色剂所实现。如下文进一步解释，可获得合理的白度值，并且可见光的总透射率可接受地降低。在一些实施例中，双侧导电结构的b*值可不超过约4.0，在其它实施例中不超过约3.75，并且在其它实施例中不超过约3.5，但利用适当选择贡献大部分b*值的衬底，较低的值还是可能的。
纳米级着色剂可为(例如)纳米级金属结构或纳米级颜料。纳米级金属结构通常具有至少一个不超过约100nm的平均尺寸。举例来说，纳米板的平均厚度不超过100nm，纳米带的厚度可不超过约100nm，并且可能宽度不超过100nm。金属纳米板可使用基于溶液的技术合成，并且已检查其光学性质。具有基于表面等离子体共振的调谐吸收性质的银纳米板可从美国加利福尼亚州圣地亚哥纳诺康波西克斯公司(nanoComposix,Inc.,San Diego,CA,USA)、中国北京纳米科技有限公司(Beijing Nanomeet Technology Co.Ltd., China)和中国苏州冷石科技有限公司(Suzhou ColdStones Technology Co.,Ltd.,China)购得。较大规模的银纳米板合成描述于颁予胡(Hu)等人的标题为“用于合成银纳米板和贵金属涂覆的银纳米板的方法和其在用于色调控制的透明膜中的用途(Methods for SynthesizingSilver Nanoplates and Noble Metal Coated Silver Nanoplates and Their Use inTransparent Films for Hue Control)”的美国专利10,147,512中，所述案件以引用方式并入本文中。
处理
已研发处理方法以允许可再现地形成具有本文所述的薄尺寸的双侧导电结构。在一些实施例中，一次在一侧顺序地形成结构。当处理一侧时，所述结构的另一侧通常支撑于释放层(例如上述聚合物释放层)上。处理通常可被概念化，尽管有些随意，但便捷地分解成五个部分：1)准备衬底用于处理，2)处理第一侧，3)准备结构用于处理第二侧， 4)处理第二侧，以及5)完成结构用于运输和/或储存。
在准备结构用于涂覆时，获得衬底并将其提供于一侧上的释放层上，并且相对表面暴露用于涂覆。衬底薄片通常是对称的，使得任一表面可被选择为第一表面用于处理。用于支撑衬底以进行处理的释放层应选择为具有适于处理的热稳定性，此通常意味着熔点应大于约180℃。对于一些聚合物衬底材料，玻璃转化温度(Tg)还可以是显著的。在一些实施例中，可需要Tg为至少约100℃，并且在其它实施例中Tg可为至少约120℃。如果衬底供应商提供无释放层的衬底或在不具有所需热稳定性的释放层上提供衬底，那么将衬底放置于适宜热稳定释放层上，并且如果适当，移除最初供应的释放层以暴露第一表面用于涂覆。然后，准备热稳定释放层上的衬底膜进行处理。上文描述适宜释放层薄片。
对于具有硬涂层的实施例，接下来可在暴露表面上形成底涂层。在具有硬涂层的一些实施例中，衬底供应商可提供已经具有硬涂层的衬底，使得从过程角度来看，可假定硬涂层仅为衬底的一部分。对于硬涂层前体溶液的沉积，可使用任何合理的沉积方法，例如浸涂、喷涂、刀刃涂覆、杆涂、梅尔棒涂覆(Meyer-rod coating)、槽模涂覆、凹版印刷、旋转涂覆或诸如此类。沉积方法指导所沉积液体的量，并且溶液的浓度可经调节以在表面上提供所需厚度的产品涂层。在用分散液形成涂层之后，可干燥涂层以去除液体并适当地交联。干燥可以任何合理的方式执行，例如暴露于环境、在烘箱中加热、将热空气吹过涂覆的结构、使用加热灯、其组合或诸如此类。通常，硬涂层用UV光或用热进行交联，并且可使用或可不使用交联引发剂。
无论是否施加硬涂层，随后都施加稀疏金属导电层。在一些实施例中，使用最初沉积稀疏纳米线膜的工艺，并且进一步处理可涉及或可不涉及银纳米线的熔合。如上所述，熔合到单一熔合金属纳米结构化网络中可提供透明导电膜的改良性质。对于金属纳米线油墨的沉积，可使用任何合理的沉积方法，例如浸涂、喷涂、刀刃涂覆、杆涂、梅尔棒涂覆、槽模涂覆、凹版印刷、旋转涂覆或诸如此类。油墨可具有针对所需沉积方法利用添加剂适当调节的性质，例如粘度。类似地，沉积方法指导所沉积液体的量，并且油墨的浓度可经调节以在表面上提供所需负载的金属纳米线。在用分散液形成涂层后，可干燥稀疏金属导电层以移除液体。
金属纳米线的熔合可经由各种试剂完成。不希望受限于理论，据信助熔剂可动员金属离子，并且在熔合过程中自由能似乎降低。在一些实施例中，过量金属迁移或生长可导致光学性质降低，因此，可经由平衡移位以合理控制方式获得所需的结果通常达短时间段，以形成足够熔合以获得所需导电性同时维持所需光学性质。一般来说，熔合过程可利用控制暴露于熔合蒸气和/或经由使用溶液中的助熔剂来执行。在适当条件下，熔合金属导电网络是单一结构。
在一些实施例中，可经由部分干燥溶液以增加组分的浓度来控制熔合过程的起始，并且可经由(例如)冲洗或更完全干燥金属层来完成熔合过程的淬灭。在一些实施例中，随后的沉积另一油墨的处理使金属纳米线熔合到导电的熔合金属纳米结构化网络中。可将助熔剂与金属纳米线一起纳入单一油墨中。在以下实例中描述用于形成具有薄而均匀的金属纳米线的单一熔合金属导电网络的一种油墨调配物。
可利用(例如)热风器、烘箱、热灯或诸如此类干燥金属纳米线层，但在一些实施例中，可风干的膜可为所需的。在一些实施例中，在干燥期间，膜可被加热到约50℃到约 150℃的温度。干燥条件可经设计以控制熔合过程，但油墨设计可适当使用在常规工艺装备中容易获得的工艺条件。在干燥后，可将膜用(例如)醇或其它溶剂或溶剂掺合物(例如乙醇或异丙醇)洗涤一或多次，以去除过量固体以降低浊度。
如上文所述，可在稀疏金属导电层上施加一或多个外涂层。外涂层处理类似于上述底涂层处理，适当地替换涂覆溶液。下文进一步描述在施加外涂层之后的图案化和其它进一步处理。
在施加外涂层并在第一处理侧上干燥/固化外涂层之后，外涂层可由释放层覆盖。第二侧可移除释放层以暴露衬底的第二表面，用于透明导电层的处理。从第二表面移除释放层和将释放层放置于第一表面上可顺序地或近似同时地执行。通常可以任何顺序执行释放层的顺序移除和放置，但由于避免使无支撑的衬底移动穿过输送机系统达相当大的距离，将释放层首先放置于经处理的第一层上可为所需的。此外，将释放层顺序放置于衬底的第一处理侧上将与随后翻转结构以使释放层从第二表面移除同时第二表面面朝上一致，此维持与面朝上表面相关联的所有处理。所述任务的同时或近似同时执行可经由所属领域技术人员的眼睛理解为具有足够接近以致其设计相互影响的伴随所述任务的组分。
一旦经由去除释放层而暴露第二表面，那么可与第一表面类似地处理第二表面。特别地，如果需要硬涂层(底涂层)且不与衬底一起供应，那么可如上所述施加硬涂层。稀疏金属导电层(通常为熔合金属纳米结构化网络)的沉积和处理可如上文所述来沉积。在施加且干燥和/或固化稀疏金属导电层之后，然后可如上文所述施加且干燥/固化外涂层。在完成对衬底的第二侧上的透明导电层的处理之后，可使用释放层来覆盖此表面。
在一些实施例中，在卷对卷格式上有效地执行处理，其中一卷衬底经图案化，并且经处理的结构被卷起以用于进一步处理。所述卷对卷处理将适用于商业涂覆装备和输送机。为了处理第二侧，第一侧涂层的卷起产品可被翻转以展开卷起的结构，以使另一表面面向涂覆头。
衬底的一个表面的卷对卷处理的示意图示于图4中。衬底供应辊200提供衬底薄片202，所述衬底薄片借助输送系统204运载。如果衬底供应辊200提供在第一表面208上具有初始释放层206且其中在进一步处理之前移除初始释放层206的衬底，那么初始释放层 206可从衬底薄片202分离并放置于初始释放层卷绕辊210中。如果在处理期间将工艺释放层212放置于衬底薄片202的第二表面上以支撑衬底，那么可从工艺释放层辊214分散工艺释放层212。层压辊216、218可用于将工艺释放层212与衬底薄片202层压，其可涉及或不涉及热以及合理的压力。如果在无初始释放层的情况下在衬底供应辊200上提供衬底，那么将不存在剥离和卷起初始释放层的过程。此外，如果在已经具有工艺释放层的衬底供应辊200上提供衬底，那么不需要从辊提供工艺释放层的结构以及工艺释放层与衬底的层压。
利用制备有工艺释放层212的衬底薄片202，可将涂层施加到衬底薄片202的第一表面208。如果要施加硬涂层底层，那么可用第一涂覆机230(例如从储存器施加所选薄涂层的槽式涂覆机)来施加硬涂层前体溶液。利用施加的硬涂层前体溶液，衬底薄片202可前往到第一涂覆处理器站232。第一涂覆处理站232可包含干燥工具和/或辐射源。干燥工具可供应热以去除溶剂和/或交联聚合物，并且适宜干燥工具包括(例如)烘箱、热空气鼓风机、热灯和诸如此类。适宜辐射源包括(例如)UV灯、电子束或其它适宜辐射源。热灯原则上可供应所需热和辐射，例如红外辐射。对于UV可固化硬涂层，辐射源可为UV光源。
无论是否施加硬涂层底涂层，都利用第二涂覆器240将纳米线油墨涂覆到衬底薄片 202上以形成稀疏金属导电层。在施加纳米线油墨之后，衬底薄片202前往到第二涂覆处理器站242。第二涂覆处理器站242可包含干燥工具和/或辐射源。适宜干燥工具和辐射源如上文针对第一涂覆处理站232描述，并且同样适用于第二涂覆处理器站242，如同在此所写一样。如果纳米线油墨包含熔合溶液，那么所得稀疏金属导电层可包含熔合金属纳米结构化网络。
在形成稀疏金属导电层之后，衬底薄片202前往穿过输送机系统204以施加外涂层。特别地，第三涂覆器250用于在稀疏金属导电层上施加外涂层前体溶液。然后，输送机系统204将具有外涂层前体溶液的衬底薄片202输送到第三涂覆处理器台252。第三涂覆处理器站252可包含干燥工具和/或辐射源。适宜干燥工具和辐射源如上文针对第一涂覆处理站232描述，并且同样适用于第三涂覆处理器站252，如同在此所写一样。在实际商业卷对卷处理器中，第一涂覆处理器站232(如果存在)、第二涂覆处理器站242和第三涂覆处理器站252相对于三者中的任一对可彼此相同或不同，即使三个处理站的可能设计范围基本上相同。
在完成外涂层之后，如果在处理衬底薄片202的另一侧上的第二表面之前不需要对第一表面208进行额外处理，那么第二工艺释放层260可从供应辊262递送，并且放置于衬底薄片202上的外涂层上。可用辊264、266层压衬底202和第二工艺释放层260。在第二工艺释放层260就位的情况下，衬底薄片202可放置于储存辊268上。如果需要，可在将工艺衬底薄片202放置于储存辊268上之前移除第一工艺释放层212，但可在第二表面的处理开始时执行第一工艺释放层的此释放。在另一替代实施例中，可将衬底薄片202 放置于储存辊268上，而不放置第二工艺释放层，使得将不需要供应辊262和辊264、266。然后，在处理第二表面开始时，可将第二工艺释放层260放置于衬底薄片202上。
尽管原则上可在不将衬底薄片202放置于储存辊268上的情况下处理第二层，但存在实际的障碍，但此仍是选项。通常，由于重力，不需要将涂层施加于下表面上。翻转移动的衬底薄片通常将需要大量空间或工艺装备的横向堆叠。尽管所述并非不可克服的障碍，但将衬底薄片202放置于储存辊268上以及将辊移动到处理第二侧的位置通常明显更方便。举例来说，储存辊268可翻转过来并放置于供应辊200的位置，然后衬底薄片来自辊的顶部而非底部。可进行适当处理，以暴露第二表面，以便在第二工艺释放层260的支撑下进行处理，所述工艺释放层可在处理第一表面结束时或在处理第二表面开始时放置于适当位置。然后，可使用相同或等同的工艺组件，与第一表面类似地处理衬底薄片 202的第二表面。在处理衬底层202的第二表面结束时，第二表面可覆盖有或可不覆盖有释放层，并且衬底薄片可或可不先前放置于储存辊上。在任何情况下，双涂覆衬底薄片然后可在相同位置或在运输后的遥远位置准备进一步处理成装置。
触摸传感器和相应处理
尽管双侧透明导电结构可用于各种应用，但所述结构特别可用于形成触摸传感器。可对结构的每一侧执行图案化，以形成触摸传感器或诸如此类所所需的导电图案。一般来说，可用业内的各种图案化技术执行图案化。一种用于触摸传感器的商业图案化方法是基于UV激光剥蚀。UV激光光将具有由衬底吸收的波长，并且适宜UV激光通常在190 nm到355nm下工作。或者，光微影可用于图案化，其中用图案化照射、例如经由掩模、或用直写微影装备使光敏组合物(即光阻剂)图案化。使光阻剂中的潜在图像显影以形成物理图案，然后将所述物理图案转移到导电层。
一旦导电层经图案化，即可在图案化导电层上放置额外层，以将所述结构纳入装置中。柔性光导粘合剂可用于将图案化双侧导电结构沿两个表面固定到其它结构。适宜粘着剂胶带有市售，例如购自琳得科公司(Lintec Corporation)(MO系列)；圣戈班高功能塑料(Saint Gobain Performance Plastics)(DF713系列)；日东美洲(Nitto Americas)(日本电工株式会社(Nitto Denko))(鲁西斯(LUCIACS)CS9621T和鲁西斯CS9622T)；LG华奥斯OCA (LG Hausys OCA)(OC9102D、OC9052D)；DIC公司(DAITAC LT系列OCA、DAITAC WS 系列OCA和DAITAC ZB系列)；PANAC塑料膜公司(PANAC Plastic Film Company) (PANACLEAN系列)；德莎欧洲股份公司(Tesa SE)(德国)(AF61、694系列、696系列和 697系列)；明尼苏达矿业及制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing)(3M,美国明尼苏达-产品号8146、8171、8172、8173、1414-1、9894和类似产品)和粘合剂研究(Adhesive Research)(例如产品8932)。通常，金属迹线可沿图案的边缘连接到透明导电层以提供与电路的最终连接。
关于多层膜的相应性质，通常选择额外组分以对光学性质具有小的效应，并且各种涂层和衬底可购得用于透明元件中。上文概述适宜光学涂层、衬底和相关材料。一些结构材料可为电绝缘的，并且如果使用较厚的绝缘层，那么可将膜图案化以提供到其它嵌入的导电元件的通路和电触点。
为了产生传感器或诸如此类，通常如上所概述执行图案化以产生导电区和电绝缘区，二者都是透明的。从上方观看的触摸传感器的一部分的布局的示意图示于图3中。导线D0-D4将沿着一个透明导电表面，并且导线S0-S4将在结构的另一透明导电表面上。在一些实施例中，如果触摸位于线Dn和Sm的交叉点附近，那么可沿着导电线Dn引导电信号，以便沿着导电线Sm进行传感。导线的电容响应通过触摸而改变。
透明导电膜稳定性和稳定性测试
在使用中，需要透明导电膜持续商业上可接受的时间，例如相应装置的寿命。本文所述稳定组合物和结构意在具有此目标，并且足够维持稀疏金属导电层的性质。为测试性能，可使用加速老化程序以提供在合理时间段内的客观评估。所述测试可使用市售环境测试装备来执行。
实例中所用的选择测试(氙测试)涉及60℃的黑色标准温度(设备的设定)、38℃的空气温度、50％的相对湿度和从具有日光滤光器的氙灯的60W/m2(300nm到400nm)的辐照度。各种适宜测试装备有市售，例如阿特拉斯(Atlas)SuntestTM XXL设备(阿特拉斯材料测试解决方案(Atlas Material Testing Solutions)，美国伊利诺州芝加哥)和SUGA环境测试仪器、超氙灯耐候计、SX75(日本SUGA测试仪器有限公司(SUGA Test Instruments Co.,Limited,Japan))。在第二加速磨损测试中，在无照明的情况下，将室温度设定在85℃且将相对湿度设定在85％。对于此高温高湿度测试，适宜装备有市售，例如ESPEC型号 BTL-433环境室(ESPEC北美公司(ESPEC Corp.North America,Inc.)，美国密西根州哈德逊威尔(Hudsonville,MI,USA))和温控器(Thermotron)SM-3.5-3800台式环境室(温控器公司(Thermotron Inc.)，美国密西根州霍兰(Holland,MI,USA))。以下实例提供采用纳入熔合金属纳米结构化网络的两种不同堆叠结构的测试，并且下文描述具体堆叠结构。
在前述段落中指定的测试条件下，可通过随时间变化的薄片电阻变化评估试样。可将值正规化到初始薄片电阻以集中于时间演变。因此，通常，针对Rt/R0绘制时间演变，其中Rt是时间演变薄片电阻测量结果且R0是薄片电阻的初始值。在一些实施例中，在1000 小时环境测试后，Rt/R0的值可不超过1.8的值，在其它实施例中不超过1.6的值，在其它实施例中不超过1.4的值，并且在500小时环境测试后，在其它实施例中不超过1.2的值。从另一角度来看，在约1000小时环境测试后，Rt/R0的值可不超过1.5的值，在其它实施例中在约1500小时环境测试后不超过1.5的值，并且在其它实施例中在约2000小时环境测试后不超过1.5的值。在额外实施例中，约750小时后，Rt/R0的值可不超过1.2的值。所属领域技术人员应认识到，考虑在上述明确范围内的Rt/R0和稳定时间的其它范围且其属于本发明。
实例
对于在本文所述的双涂覆结构内形成膜的银纳米线，检查透明导电膜的光学性质。使用来自C3纳米公司(C3Nano Inc.)的ActivegridTM油墨形成膜。下文进一步描述处理详情和结构。
对下文所示的具体结构执行测量。对于导电结构，使用基本上如上文引用的'968专利的实例5中描述的银纳米线油墨形成透明导电膜。ActivegridTM产品具有平均直径约为～20-25nm的银纳米线。下述卷对卷处理中的干燥过程诱导化学熔合，这是因为去除溶剂从而浓缩组分，其中通过继续干燥而结束进一步反应。选择沉积的银的量以使膜的薄片电阻为约50欧姆/平方或70欧姆/平方，如以下具体样品中所述。在干燥导电膜之后，在卷对卷处理中，在干燥的透明导电膜上狭缝涂覆商业外涂层。将外涂层干燥并用UV 灯交联以形成厚度为约50-100nm的外涂层。
光学和电性质测试
获得一系列实例的薄片电阻、总透射率(TT)、浊度和b*值。薄片电阻(Ω/□)是利用4 点探针法(一种非接触式电阻计)测量，或通过使用由银膏糊形成的两条实心(非透明)银线界定的正方形测量膜的电阻来测量。在一些实施例中，将一对平行银膏糊条施加到样品表面上以界定正方形或矩形形状，然后将其在约120℃下退火20分钟以固化和干燥银膏糊。将鳄鱼夹连接到银膏糊条，并且将引线连接到商业电阻测量装置。
使用浊度计测量膜样品的总透射率(TT)和浊度。所述仪器经设计以基于ASTM D1003标准(“透明塑料的浊度和发光透射率的标准测试方法”)评估光学性质，所述标准以引用方式并入本文中。所述膜的总透射率和(透射)浊度包括衬底。实例1-4和6中所用的聚酰亚胺衬底的总透射率为91.5％，浊度在0.12％到0.17％的范围内，并且b*在0.74到0.80 的范围内。实例5的衬底具有类似光学性质。使用商业软件由使用具有SpectraMagicTM NX 软件的科尼卡·米努塔(Konica Minolta)分光光度计CM-3700A进行的测量，测定b*的CIELAB值。
可靠性测试
由于需要透明导电膜能持续商业上可接受的时间，例如相应装置的寿命，故使用各种加速老化测试在合理的时间段内提供客观评估。具体测试是65℃/90％RH(相对湿度)、85℃/85％RH和氙灯测试，下文进一步详细描述。所述测试使用下文所述市售环境测试装备执行。
在85℃和85％的相对湿度或65℃/90％RH下在无照射的情况下执行两个测试。所述测试分别称为85℃/85％RH测试或65℃/90％RH测试。
另一测试涉及60℃的黑色标准温度(设备的设定)、38℃的空气温度、50％的相对湿度和从具有日光过滤器的氙灯的60W/m2(300nm到400nm)的辐照度。此测试称为氙灯测试。各种适宜测试装备有市售，例如阿特拉斯SuntestTM XXL设备(阿特拉斯材料测试解决方案，美国伊利诺州芝加哥)和SUGA环境测试仪器、超氙灯耐候计、SX75(日本SUGA 测试仪器有限公司)。
在所述测试中指定的测试条件下，可通过随时间变化的薄片电阻变化评估试样。可将值正规化到初始薄片电阻以集中于时间演变。通常，针对R/R0或Rt/R0绘制时间演变，其中Rt是时间演变薄片电阻测量且R0是薄片电阻的初始值。
测试样品的制备
在以下实例中，根据图5和6所示的处理制备结构，所述图绘示形成测试样品的处理，所述测试样品经受以下实例中的测试。参考图5，示意性地显示衬底的第一侧的涂层。衬底供应有聚乙烯(PE)保护膜。在放置于涂覆机中之前，将PET膜层压到聚酰亚胺衬底的暴露侧，如图5中的第一步骤中所绘示。在以下实例中研究两种不同聚酰亚胺(PI)衬底。如图5的第二步骤中所示，通过剥离PE膜移除PE保护膜，以暴露第一表面用于处理，并使用狭缝涂覆、风干和UV固化将基于丙烯酸酯的商业硬涂层施加到衬底上。在暴露衬底表面以进行涂覆之后，将所述结构放置于涂覆设备中。如图5的下一步骤中所示，使用狭缝涂覆将包含具有银纳米线(AgNW)的稳定分散液的溶剂、聚合物粘合剂和熔合溶液的导电油墨施加到固化的硬涂层。将纳米线涂层风干(用加热的强制空气)以形成熔合金属纳米结构化网络。使用狭缝涂覆将丙烯酸酯外涂层溶液施加于透明导电膜上，然后风干并经受UV固化。在固化外涂层之后，将PET保护膜层压到外涂层以形成释放层，如图5的最后步骤中所示。
参考图6，绘示衬底的第二侧的处理。图5中所示的衬底的第一侧的产品被卷绕在辊上。为了处理第二侧，将辊翻转并经由用于涂覆第一侧的相同装备进行处理。在图6的第一步骤中，剥离覆盖衬底的第二表面的PET保护膜以暴露衬底的第二表面。如图6的第二步骤中所示，使用狭缝涂覆将基于丙烯酸酯的硬涂层施加到聚酰亚胺衬底的暴露表面，并且然后将硬涂层风干，并且经受UV固化。将包含具有银纳米线(AgNW)的稳定分散液的溶剂、聚合物粘合剂和熔合溶液的导电油墨施加到固化的硬涂层，并且然后施加风干以形成熔合金属纳米结构化网络，如在图6中的第三步骤之后示意性地示出。然后将外涂层前体溶液施加于透明导电膜上，然后将其风干并经受UV固化。如图6的最后步骤中所绘示，将PE保护膜层压于固化的外涂层上。
实例1和2
所述实例提供在高温和相对湿度测试条件下或在Xe照明条件下对两种不同光学透明粘合剂的样品的可靠性测试结果，所述样品在衬底与熔合金属纳米结构化网络之间具有硬涂层底涂层。
在实例1和2中，如上所述使用来自达迈的13微米聚酰亚胺衬底制备样品，所述聚酰亚胺衬底在可见光谱中是透明的且阻挡UV光。测量膜的光学和电性质两次，并且概述于下表1中。
表1
电阻–PET侧 52Ω/□
电阻–PE侧 48Ω/□
透射率 91.1％
浊度 1.19％
b* 3.12
还在两种不同测试条件下使用高温/高湿度测试(85℃/85％RH)和Xe照明测试使样品经受稳定性测试。用图7所绘示的结构执行85℃/85％RH测试。参考图7，使用两种不同商业光学透明粘合剂将125μm HC-PET膜施加到结构的两侧：实例1-LG9052D和实例 2-3M8146-2。实例1和2包括在聚酰亚胺衬底的两侧上的聚酰亚胺衬底与熔合金属纳米结构化网络之间的硬涂层。在受控的测试设备中使用85℃/85％RH测试条件，在六百(600) 小时内测量随时间变化的电阻(R/Ro)，并且电阻的时间依赖性绘示于图8中。
在另一组测试中，样品经受Xe灯测试条件。使用图9的结构执行Xe灯测试，图9的结构是图7的结构，其中一半表面覆盖有阿特拉斯SuntestTM XXL设备中的黑色胶带。测试设备中的条件具有60℃的黑色标准温度(设备的设定)、38℃的空气温度、50％的相对湿度和从具有日光滤光器的氙灯的60W/m2(300nm到400nm)的辐照度。参考图9，除非另外指出，否则硬涂覆的PET背盖薄片面向上放置朝向设备中的灯，并且大约一半的面积经黑色胶带覆盖。对于Xe灯测试，在超过五百(500)小时时测量R/Ro，并绘示于图10中。
对于实例1和2，所有样品在测试条件下都通过测试，其确定为在试验时间结束时R/Ro值＜1.1。
实例3和4
所述实例测试在测试条件下制备的无硬涂层底涂层的样品的可靠性。
除了省略硬涂层的放置，涂覆的衬底如上文实例1和2所述制备，并且然后组装测试结构。参考图11，实例3和4的测试样品在结构上与实例1和2中的样品相似(图7)，只是不存在硬涂层。将透明导电膜施加到聚酰亚胺衬底的两侧，并且将外涂层施加于每一侧上的透明导电膜上。使用两种不同光学透明粘合剂将PET保护膜施加于每一侧上的外涂层上：实例3-LG 9052D和实例4-3M 8146-2。在六百(600)小时内测量使用85℃/85％RH测试条件的电阻(R/Ro)，并绘示于图12中。
对于氙灯测试，形成如图13中所示的结构。在超过五百(500)小时的时间内测量使用 Xe灯测试条件的电阻(R/Ro)，并且结果绘示于图14中，其中绘制电阻随时间变化的图。在阿特拉斯SuntestTM XXL设备(阿特拉斯材料测试解决方案，美国伊利诺州芝加哥)中执行加速测试。测试设备中的条件具有60℃的黑色标准温度(设备的设定)、38℃的空气温度、50％的相对湿度和从具有日光滤光器的氙灯的60W/m2(300nm到400nm)的辐照度。除非另外指出，否则硬涂覆的PET背盖薄片面向上放置朝向设备中的灯，并且大约一半的面积经黑色胶带覆盖。
对于所述样品，在85℃/85％RH测试条件下的R/Ro值在测试结束时未能维持低于1.2 的值。在Xe测试条件下，仅具有OCA-B的样品满足R/Ro维持值低于1.2的目标。所述实例展现硬涂层底涂层对所述衬底的有用性。
实例5
此实例测试具有来自替代供应商的薄聚酰亚胺衬底而在透明导体下的涂层下不使用硬涂层的双侧导电结构的可靠性。
用如上所述的卷对卷处理制备样品，用于如上所述的双侧导电结构，其具有来自可隆的15微米厚的透明聚酰亚胺薄片。参考图15和16，将透明导电膜施加到可隆CPI，并且将外涂层施加于透明导电膜上，并且使用光学透明粘合剂(来自3M的柔性OCA)将PET 保护膜施加于外涂层上。对于Xe测试，如图16中所示，在顶表面的一半上施加黑色胶带。
在八百(800)小时内测量使用65℃/90％RH测试条件的电阻(R/R0)，并且图17中绘示时间依赖性的图。在超过一千(1000)小时时测量使用Xe光灯测试条件的电阻(R/R0)且绘示于图18中。在阿特拉斯SuntestTM XXL设备(阿特拉斯材料测试解决方案，美国伊利诺州芝加哥)中执行加速测试。测试设备中的条件具有60℃的黑色标准温度(设备的设定)、 38℃的空气温度、50％的相对湿度和从具有日光滤光器的氙灯的60W/m2(300nm到400 nm)的辐照度。除非另外指出，否则硬涂覆的PET背盖薄片面向上放置朝向设备中的灯，并且大约一半的面积经黑色胶带覆盖。65℃/90％RH、85℃/85％RH测试的概述包括于表 2中。对于所述样品，在结构中无硬涂层的情况下获得良好测试结果。
表2
Figure BDA0003185122770000271
实例6
此实例用实例1-4的衬底重复实例5的测试。
用如上所述的卷对卷处理制备样品，用于如图7和9中所述的双侧导电结构，其具有来自达迈的13微米厚的透明聚酰亚胺薄片。所述结构具有来自3M公司的柔性光学透明粘合剂。
在八百(800)小时内测量使用65℃/90％RH测试条件的电阻(R/R0)，并且图19中绘示时间依赖性的图。在超过一千(1000)小时时测量使用Xe灯测试条件的电阻(R/R0)且绘示于图20中。如实例5中所述执行测试。稳定性结果是突出的。
上述实施例打算具有阐释性而非限制性。额外实施例在权利要求书内。另外，尽管本文已参考特定实施例对本发明进行描述，但所属领域技术人员将认识到，可在形式和细节上作出改动，此并不背离本发明的精神和范围。上述引用的文献的任何纳入受到限制以便不会纳入与本文明确揭示内容相反的标的物。就本文中用组分、元件、成分或其它部分描述的具体结构、组成和/或方法来说，应理解，除非另外具体指明，否则本文的揭示内容涵盖具体实施例，包含具体组分、元件、成分、其它部分或其组合的实施例，以及基本上由所述具体组分、成分或其它部分或其组合组成的实施例，其可包括不改变如论述中所建议的标的物的基本性质的基础特征。

Claims (27)

1.一种双侧导电结构，其包含：
透明聚合物衬底，其包含聚合物且具有第一表面和第二表面，其中所述聚合物衬底具有不超过约27微米的平均厚度，并且在所述透明聚合物衬底的配置中的所述聚合物在400nm到750nm下具有至少约88％的透射率和在330nm到375nm的UV光谱内不超过约15％的透射率；
稀疏金属导电层，其支撑于所述透明聚合物衬底的所述第一表面和所述第二表面中的每一者上；和
在每一稀疏金属导电层上的聚合物外涂层，其中所述聚合物外涂层具有约10nm到约200nm的平均厚度，
其中所述双侧导电结构的每一表面具有不超过约120欧姆/平方的薄片电阻。
2.根据权利要求1所述的双侧导电结构，其进一步包含第一硬涂层和第二硬涂层，其各自具有约50nm到约3微米的平均厚度，其中所述第一硬涂层介于所述透明聚合物衬底的所述第一表面与所述第一稀疏金属导电层之间，其中所述第二硬涂层介于所述透明聚合物衬底的所述第二表面之间，并且其中两个硬涂层都包含交联的聚丙烯酸酯聚合物。
3.根据权利要求2所述的双侧导电结构，其中每一硬涂层具有约100nm到约2.5微米的厚度且包含高度交联的聚丙烯酸酯。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述双侧导电结构可组装成在每一表面上具有光学透明粘合剂和125微米厚的PET膜的测试结构，并且在85℃和85％相对湿度下经受500小时的加速磨损测试，其中薄片电阻增加不超过约1.20。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述聚合物包含聚酰亚胺。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述聚合物衬底具有至少约10％的伸长率、至少约50MPa的抗拉强度和约1.5GPa到约7.0GPa的杨氏模量。
7.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述聚合物包含多硫化物、聚砜、聚萘二甲酸乙二酯或聚醚砜。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中每一稀疏金属导电层包含熔合金属纳米结构化网络并且其中所述双侧导电结构可围绕1mm直径的心轴重复弯曲至少200,000次，其中所述导电表面的所述薄片电阻改变不超过10％。
9.根据权利要求8所述的双侧导电结构，其中每一熔合金属纳米结构化层的所述薄片电阻不超过约100欧姆/平方。
10.根据权利要求9所述的双侧导电结构，其具有至少约88％的可见光透射率、不超过约2.5％的浊度和不超过约4.0的b*值。
11.一种形成透明导电膜的方法，所述方法包含：
形成支撑于透明聚合物衬底的第一表面上的稀疏金属导电层，所述透明聚合物衬底具有不超过约27微米的平均厚度，其中所述聚合物衬底具有支撑于第一聚合物释放膜上的第二表面；
将聚合物外涂层施加于所述第一稀疏金属导电层上；
将第二聚合物释放膜放置于所述聚合物外涂层上；
移除所述第一聚合物释放膜以暴露所述透明聚合物衬底的所述第二表面；
形成支撑于所述透明聚合物衬底的所述第二表面上的第二稀疏金属导电层；和
将聚合物外涂层施加于所述第二稀疏金属导电层上。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在所述聚合物衬底与所述第一稀疏金属导电层和所述第二稀疏金属导电层中的每一者之间形成平均厚度不超过约3微米的交联的硬涂层，
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述交联的硬涂层的所述形成包含用UV光照射以交联并且其中所述交联的硬涂层包含聚丙烯酸酯。
14.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的方法，其中所述第一聚合物释放层包含具有至少约100℃的玻璃转化温度的聚合物薄片。
15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的方法，其中利用UV辐射使每一聚合物外涂层交联。
16.根据权利要求11到15中任一权利要求所述的方法，其中所述第一稀疏金属导电层和所述第二稀疏金属导电层的所述形成包含：
将包含分散于溶剂中的银纳米线和聚合物粘合剂的导电油墨施加到所述透明聚合物衬底的所述第一表面上；和
干燥所述施加的油墨以形成所述稀疏金属导电层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述导电油墨包含助熔剂并且其中所述干燥步骤形成熔合金属纳米结构化层。
18.一种透明导电膜，其具有不超过约30微米的平均厚度且包含：
具有不超过约27微米的平均厚度的透明聚合物膜；
在所述透明聚合物膜的每一侧上的稀疏金属导电层；和
在每一稀疏金属导电层上的聚合物外涂层，其中所述聚合物外涂层具有约10nm到约500nm的平均厚度，
其中所述透明导电膜具有在每一侧上不超过100欧姆/平方的薄片电阻、至少89％的％TT、不超过2.5％的浊度和不超过约3.5的b*，并且
其中所述双侧导电结构可组装成在每一表面上具有光学透明粘合剂(3M,8146)和125微米厚的PET膜的测试结构，并且在85℃和85％相对湿度下经受500小时的加速磨损测试，其中薄片电阻增加不超过约40％。
19.根据权利要求18所述的双侧导电结构，其进一步包含第一硬涂层和第二硬涂层，其各自具有约50nm到约3微米的平均厚度，其中所述第一硬涂层介于所述透明聚合物衬底的所述第一表面与所述第一稀疏金属导电层之间，其中所述第二硬涂层介于所述透明聚合物衬底的所述第二表面之间，并且其中两个硬涂层都包含交联的聚丙烯酸酯聚合物。
20.根据权利要求19所述的双侧导电结构，其中每一硬涂层具有约100nm到约2.5微米的厚度并且包含高度交联的聚丙烯酸酯。
21.根据权利要求18到20中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述双侧导电结构可组装成在每一表面上具有光学透明粘合剂和125微米厚的PET膜的测试结构，并且在85℃和85％相对湿度下经受500小时的加速磨损测试，其中薄片电阻增加不超过约20％。
22.根据权利要求18到21中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述聚合物包含聚酰亚胺。
23.根据权利要求18到22中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述聚合物衬底具有至少约10％的伸长率、至少约50MPa的抗拉强度和约1.5GPa到约7.0GPa的杨氏模量。
24.根据权利要求18到21中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中所述聚合物包含多硫化物、聚砜、聚萘二甲酸乙二酯或聚醚砜。
25.根据权利要求18到24中任一权利要求所述的双侧导电结构，其中每一稀疏金属导电层包含熔合金属纳米结构化网络并且其中所述双侧导电结构可围绕1mm直径的心轴重复弯曲至少200,000次，其中所述导电表面的所述薄片电阻改变不超过10％。
26.根据权利要求25所述的双侧导电结构，其中每一熔合金属纳米结构化层的所述薄片电阻不超过约75欧姆/平方。
27.根据权利要求26所述的双侧导电结构，其具有至少约89％的可见光透射率、不超过约2.5％的浊度和不超过约4.0的b*值。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021101885A1 (en) 2019-11-18 2021-05-27 C3Nano Inc. Coatings and processing of transparent conductive films for stabilization of sparse metal conductive layers
CN117133186A (zh) * 2022-05-19 2023-11-28 群创光电股份有限公司 电子装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050076824A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Cross Elisa M. Resistive touch screen incorporating conductive polymer
US20150305166A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-22 Carestream Health, Inc. Laser patterning of dual sided transparent conductive films
EP3054374A1 (en) * 2013-09-30 2016-08-10 Toppan Printing Co., Ltd. Touch panel
US20160369104A1 (en) * 2015-06-16 2016-12-22 C3Nano Inc. Transparent polymer hardcoats and corresponding transparent films
US20170017317A1 (en) * 2015-07-16 2017-01-19 Hailiang Wang Transferable nanocomposites for touch sensors
US20180105704A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 C3Nano Inc. Stabilized sparse metal conductive films and solutions for delivery of stabilizing compounds

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162798A (ja) * 2004-12-03 2006-06-22 Konica Minolta Photo Imaging Inc 光学デバイス、映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
SG183720A1 (en) 2005-08-12 2012-09-27 Cambrios Technologies Corp Nanowires-based transparent conductors
JP5409369B2 (ja) 2006-10-12 2014-02-05 カンブリオス テクノロジーズ コーポレイション ナノワイヤベースの透明導電体およびその適用
JP4914309B2 (ja) 2007-08-24 2012-04-11 グンゼ株式会社 基板製造方法及び基板を用いた静電容量式タッチパネル
KR20120030407A (ko) * 2009-05-05 2012-03-28 캄브리오스 테크놀로지즈 코포레이션 금속 나노구조체들을 포함하는 신뢰성 및 내구성 있는 도전성 막들
SG182421A1 (en) 2010-01-15 2012-08-30 Cambrios Technologies Corp Low-haze transparent conductors
CN104040642B (zh) 2011-08-24 2016-11-16 宸鸿科技控股有限公司 图案化透明导体和相关制备方法
EP3550629A3 (en) 2011-10-13 2019-12-25 Cambrios Film Solutions Corporation Opto-electrical devices incorporating metal nanowires
CN103309528A (zh) 2012-03-16 2013-09-18 瀚宇彩晶股份有限公司 触控面板及其制作方法
US10029916B2 (en) 2012-06-22 2018-07-24 C3Nano Inc. Metal nanowire networks and transparent conductive material
US9920207B2 (en) 2012-06-22 2018-03-20 C3Nano Inc. Metal nanostructured networks and transparent conductive material
WO2014133688A1 (en) * 2013-01-22 2014-09-04 Cambrios Technologies Corporation Two-sided laser patterning on thin film substrates
US10020807B2 (en) 2013-02-26 2018-07-10 C3Nano Inc. Fused metal nanostructured networks, fusing solutions with reducing agents and methods for forming metal networks
US9292141B2 (en) 2013-10-30 2016-03-22 Apple Inc. Double sided touch sensor on transparent substrate
JP6364860B2 (ja) * 2014-03-26 2018-08-01 凸版印刷株式会社 ハードコートフィルム、並びに、これを用いた透明導電性フィルム及びタッチパネル
US9183968B1 (en) 2014-07-31 2015-11-10 C3Nano Inc. Metal nanowire inks for the formation of transparent conductive films with fused networks
US11111396B2 (en) 2014-10-17 2021-09-07 C3 Nano, Inc. Transparent films with control of light hue using nanoscale colorants
JP2015186910A (ja) 2014-10-20 2015-10-29 三井化学株式会社 積層体
CN107077910B (zh) * 2014-10-28 2020-03-31 奈越股份有限公司 透明导体及其制造方法
JP6027633B2 (ja) 2015-01-13 2016-11-16 日本写真印刷株式会社 タッチ入力センサの製造方法及び感光性導電フィルム
US9530534B2 (en) * 2015-04-03 2016-12-27 C3Nano Inc. Transparent conductive film
EP3286768A4 (en) * 2015-04-21 2019-01-02 Chasm Technologies, Inc. Transparent conductive film
CN105224129B (zh) 2015-09-01 2018-06-22 宸鸿科技(厦门)有限公司 一种压力感测输入装置
US10147512B2 (en) * 2015-12-09 2018-12-04 C3Nano Inc. Methods for synthesizing silver nanoplates and noble metal coated silver nanoplates and their use in transparent films for control of light hue
US10714230B2 (en) * 2017-12-06 2020-07-14 C3Nano Inc. Thin and uniform silver nanowires, method of synthesis and transparent conductive films formed from the nanowires
JP7144003B2 (ja) * 2018-08-02 2022-09-29 国立研究開発法人理化学研究所 有機薄膜太陽電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050076824A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Cross Elisa M. Resistive touch screen incorporating conductive polymer
EP3054374A1 (en) * 2013-09-30 2016-08-10 Toppan Printing Co., Ltd. Touch panel
US20150305166A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-22 Carestream Health, Inc. Laser patterning of dual sided transparent conductive films
US20160369104A1 (en) * 2015-06-16 2016-12-22 C3Nano Inc. Transparent polymer hardcoats and corresponding transparent films
US20170017317A1 (en) * 2015-07-16 2017-01-19 Hailiang Wang Transferable nanocomposites for touch sensors
US20180105704A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 C3Nano Inc. Stabilized sparse metal conductive films and solutions for delivery of stabilizing compounds

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