DE102016013761A1 - Verfahren zur herstellung eines strukturierten leiters - Google Patents

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Michael A. De Graaf
Christophe Brault
Stefan Prot
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters bereitgestellt, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, umfassend: ein Basismaterial mit einer darauf angeordneten elektrisch leitenden Schicht, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, umfassend: einen Träger und ein lichtempfindliches Maskierungsmaterial, Bereitstellen eines Entwicklers, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern und Abscheiden derselben auf der elektrisch leitenden Schicht, so dass eine Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gebildet wird, Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Bereitstellen eines behandelten Faserabschnitts und eines unbehandelten Faserabschnitts, Entwickeln der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern, wobei entweder der behandelte Faserabschnitt oder der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt, Inkontaktbringen der elektrisch leitenden Schicht mit dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, entfernt wird, wobei ein strukturiertes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Herstellung strukturierter Leiter. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Herstellung von strukturierten transparenten Leitern.
  • Filme, die eine hohe Leitfähigkeit zusammen mit einer hohen Transparenz aufweisen, sind von großem Wert zur Verwendung als Elektroden oder Beschichtungen in einem breiten Bereich von elektronischen Anwendungen, einschließlich z. B. Berührungsbildschirmanzeigen und Photovoltaikzellen. Die gegenwärtige Technologie für diese Anwendungen umfasst die Verwendung von zinndotiertes Indiumoxid(ITO)-enthaltenden Filmen, die mittels physikalischer Gasphasenabscheidungsverfahren abgeschieden werden. Die hohen Kapitalkosten von physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren haben zu dem Bedarf geführt, alternative transparente leitende Materialien und Beschichtungsansätze zu finden. Die Verwendung von Silber-Nanodrähten, die als Durchdringungsnetzwerk verteilt sind, hat sich als vielversprechende Alternative für ITO-enthaltende Filme erwiesen. Die Verwendung von Silber-Nanodrähten bietet potenziell den Vorteil, dass diese mittels Rolle-zu-Rolle-Techniken verarbeitet werden können. Somit bieten Silber-Nanodrähte den Vorteil einer kostengünstigen Herstellung mit dem Potenzial der Bereitstellung einer höheren Transparenz und Leitfähigkeit als herkömmliche ITO-enthaltende Filme.
  • In kapazitiven Berührungsbildschirmanordnungen sind leitende Strukturen erforderlich. Eine der Schlüsselherausforderungen für solche Anwendungen besteht darin, dass die gebildeten Strukturen für das menschliche Auge unsichtbar (oder nahezu unsichtbar) sein müssen.
  • Ein Ansatz zur Bereitstellung von strukturierten transparenten Leitern auf Nanodrahtbasis wurde von Allemand et al. im US-Patent Nr. 8,018,568 offenbart. Allemand et al. offenbaren einen optisch einheitlichen transparenten Leiter, umfassend: ein Substrat, einen leitenden Film auf dem Substrat, wobei der leitende Film eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Nanostrukturen umfasst, wobei eine Struktur auf dem leitenden Film (1) einen ungeätzten Bereich, der einen ersten spezifischen Widerstand, eine erste Durchlässigkeit und eine erste Trübung aufweist, und (2) einen geätzten Bereich festlegt, der einen zweiten spezifischen Widerstand, eine zweite Durchlässigkeit und eine zweite Trübung aufweist, und wobei der geätzte Bereich weniger leitend ist als der ungeätzte Bereich, das Verhältnis des ersten spezifischen Widerstands zu dem zweiten spezifischen Widerstand weniger als 1000 beträgt, sich die erste Durchlässigkeit von der zweiten Durchlässigkeit um weniger als 5% unterscheidet und sich die erste Trübung von der zweiten Trübung um weniger als 0,5% unterscheidet.
  • Ein weiterer Ansatz zur Herstellung von strukturierten transparenten Leitern wurde von Joo et al. im US-Patent Nr. 9,066,425 offenbart. Joo et al. offenbaren ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters, umfassend: Bereitstellen eines leitend gemachten Substrats, wobei das leitend gemachte Substrat ein Substrat und eine elektrisch leitende Schicht umfasst, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, Bereitstellen eines Maskierungsfaserlösungsmittels, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern und Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Aussetzen der elektrisch leitenden Schicht gegenüber dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht von der Mehrzahl von Maskierungsfasern bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird, wobei ein miteinander verbundenes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das von der Mehrzahl von Maskierungsfasern bedeckt ist, und Aussetzen der Mehrzahl von Maskierungsfasern gegenüber dem Maskierungsfaserlösungsmittel, wobei die Mehrzahl von Maskierungsfasern entfernt wird, so dass das miteinander verbundene leitende Netzwerk auf dem Substrat freigelegt wird.
  • Dennoch verbleibt ein Bedarf für alternative Verfahren zur Herstellung von strukturierten Leitern. Insbesondere verbleibt ein Bedarf für alternative Verfahren zur Herstellung von strukturierten transparenten Leitern mit einem elektrisch leitenden Bereich und einem elektrisch nicht-leitenden Bereich, wobei der elektrisch leitende Bereich und der elektrisch nicht-leitende Bereich für das menschliche Auge im Wesentlichen nicht unterscheidbar sind, wobei die Anzahl von erforderlichen Verarbeitungsschritten minimiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Basismaterial und eine elektrisch leitende Schicht umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht auf dem Substrat angeordnet ist, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, wobei das Spinnmaterial einen Träger und ein Maskierungsmaterial umfasst, wobei das Maskierungsmaterial ein lichtempfindliches Material ist, Bereitstellen eines Entwicklers, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern durch Verarbeiten des Spinnmaterials durch ein Verfahren, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, wobei eine Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gebildet wird, gegebenenfalls Komprimieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Modifizieren einer Eigenschaft eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Bereitstellen eines behandelten Faserabschnitts und eines unbehandelten Faserabschnitts, Entwickeln der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Inkontaktbringen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit dem Entwickler, wobei entweder (i) der behandelte Faserabschnitt oder (ii) der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt, Inkontaktbringen der elektrisch leitenden Schicht mit dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird, wobei ein strukturiertes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, so dass der strukturierte Leiter bereitgestellt wird, gegebenenfalls Bereitstellen eines Ablösemittels und gegebenenfalls Behandeln der strukturierten Faseranordnung mit dem Ablösemittel, wobei die strukturierte Faseranordnung entfernt wird, so dass das strukturierte leitende Netzwerk auf dem Substrat freigelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Basismaterial und eine elektrisch leitende Schicht umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht auf dem Substrat angeordnet ist, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, wobei das Spinnmaterial einen Träger und ein Maskierungsmaterial umfasst, wobei das Maskierungsmaterial ein lichtempfindliches Material ist, Bereitstellen eines Entwicklers, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern durch Verarbeiten des Spinnmaterials durch ein Verfahren, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, wobei eine Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gebildet wird, gegebenenfalls Komprimieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Modifizieren einer Eigenschaft eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Bereitstellen eines behandelten Faserabschnitts und eines unbehandelten Faserabschnitts, Entwickeln der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Inkontaktbringen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit dem Entwickler, wobei entweder (i) der behandelte Faserabschnitt oder (ii) der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt, Inkontaktbringen der elektrisch leitenden Schicht mit dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird, wobei ein strukturiertes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, so dass der strukturierte Leiter bereitgestellt wird, Bereitstellen eines Ablösemittels und Behandeln der strukturierten Faseranordnung mit dem Ablösemittel, wobei die strukturierte Faseranordnung entfernt wird, so dass das strukturierte leitende Netzwerk auf dem Substrat freigelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters bereit, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Basismaterial und eine elektrisch leitende Schicht umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht auf dem Substrat angeordnet ist, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, wobei das Spinnmaterial einen Träger und ein Maskierungsmaterial umfasst, wobei das Maskierungsmaterial ein lichtempfindliches Material ist, Bereitstellen eines Entwicklers, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern durch Verarbeiten des Spinnmaterials durch ein Verfahren, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, wobei eine Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gebildet wird, Komprimieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Modifizieren einer Eigenschaft eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Bereitstellen eines behandelten Faserabschnitts und eines unbehandelten Faserabschnitts, Entwickeln der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Inkontaktbringen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit dem Entwickler, wobei entweder (i) der behandelte Faserabschnitt oder (ii) der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt, Inkontaktbringen der elektrisch leitenden Schicht mit dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird, wobei ein strukturiertes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, so dass der strukturierte Leiter bereitgestellt wird, Bereitstellen eines Ablösemittels und Behandeln der strukturierten Faseranordnung mit dem Ablösemittel, wobei die strukturierte Faseranordnung entfernt wird, so dass das strukturierte leitende Netzwerk auf dem Substrat freigelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen strukturierten transparenten Leiter bereit, der gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
  • Der Begriff „Gesamtdurchlässigkeit”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf die Lichtdurchlässigkeit (in %) des strukturierten transparenten Leiters der vorliegenden Erfindung, die gemäß ASTM D1003-11e1 gemessen worden ist.
  • Der Begriff „Trübung”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf die Trübung (in %) des strukturierten transparenten Leiters der vorliegenden Erfindung, die gemäß ASTM D1003-11e1 gemessen worden ist.
  • Der strukturierte Leiter, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, ist in verschiedenen Anwendungen geeignet, wie z. B. in elektromagnetischen Abschirmungsanwendungen. Der bevorzugte strukturierte transparente Leiter, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, ist besonders in kapazitiven Berührungsbildschirmanwendungen geeignet. Zur Verwendung in solchen Anwendungen ist es bevorzugt, einen transparenten Leiter mit einem Muster von elektrisch leitenden und elektrisch nicht-leitenden Bereichen bereitzustellen. Eine signifikante Herausforderung bei der Bereitstellung solcher strukturierten transparenten Leiter ist die Maximierung der Gesamtdurchlässigkeit und die Minimierung der Trübung. Eine weitere Herausforderung ist die Verminderung der Anzahl von Verfahrensschritten, die zum Erhalten des strukturierten transparenten Leiters erforderlich sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Herstellung eines strukturierten transparenten Leiters unter Verwendung signifikant weniger Verfahrensschritte als sie bei herkömmlichen ITO-Lithographieverfahrensansätzen erforderlich sind.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters (vorzugsweise eines strukturierten transparenten Leiters) der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise: Bereitstellen eines Substrats (vorzugsweise eines leitend gemachten transparenten Substrats, mehr bevorzugt eines metallisierten transparenten Substrats), wobei das Substrat ein Basismaterial (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) und eine elektrisch leitende Schicht (vorzugsweise eine elektrisch leitende Metallschicht) umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht auf dem Basismaterial angeordnet ist, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, wobei das Spinnmaterial einen Träger und ein Maskierungsmaterial umfasst, wobei das Maskierungsmaterial ein lichtempfindliches Material ist (vorzugsweise ein Positiv- oder Negativton-Photolack), Bereitstellen eines Entwicklers, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern durch Verarbeiten des Spinnmaterials durch ein Verfahren, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Bilden einer Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern, gegebenenfalls Komprimieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Modifizieren einer Eigenschaft eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Bereitstellen eines behandelten Faserabschnitts und eines unbehandelten Faserabschnitts, Entwickeln der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Inkontaktbringen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit dem Entwickler, wobei entweder (i) der behandelte Faserabschnitt oder (ii) der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt, Inkontaktbringen der elektrisch leitenden Schicht mit dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird, wobei ein strukturiertes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, so dass der strukturierte Leiter bereitgestellt wird, gegebenenfalls Bereitstellen eines Ablösemittels und gegebenenfalls Behandeln der strukturierten Faseranordnung mit dem Ablösemittel, wobei die strukturierte Faseranordnung entfernt wird, so dass das strukturierte leitende Netzwerk auf dem Substrat freigelegt wird.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat ein Basismaterial, das aus jedweden bekannten Basismaterialien ausgewählt ist. Vorzugsweise ist das Basismaterial ein transparentes Basismaterial, das sowohl transparente leitende als auch transparente nicht-leitende Basismaterialien umfasst. Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat ein Basismaterial, wobei das Basismaterial ein transparentes Basismaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethersulfon (PES), cyclischem Olefinpolymer (COP), Triacetylcellulose (TAC), Polyvinylalkohol (PVA), Polyimid (PI), Polystyrol (PS) (z. B. biaxial gestrecktes Polystyrol), Polythiolen, Polyaryletherketonen (z. B. Polyetheretherketon (PEEK)) und Glas (e. g., Gorilla®-Glas und Willow®-Glas, die beide von Dow Corning erhältlich sind), ausgewählt ist. Mehr bevorzugt umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat ein Basismaterial, wobei das Basismaterial ein transparentes Basismaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Glas, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat und Polymethylmethacrylat, ausgewählt ist. Insbesondere umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat ein Basismaterial, wobei das Basismaterial Polyethylenterephthalat ist.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat eine elektrisch leitende Schicht, die aus jedweden bekannten leitenden Materialen ausgewählt ist. Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat eine elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht ein leitendes Metall oder Metalloxid umfasst. Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat eine elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht eine elektrisch leitende Metallschicht ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Gold, Zink, Silizium, Cadmium, Zinn, Lithium, Nickel, Indium, Chrom, Antimon, Gallium, Bor, Molybdän, Germanium, Zirkonium, Beryllium, Aluminium, Magnesium, Mangan, Kobalt, Titan, Legierungen und Oxiden davon, ausgewählt ist. Mehr bevorzugt umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat eine elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Metallschicht aus der Gruppe, bestehend aus Silber und Silber, das mit mindestens einem Element legiert ist, ausgewählt ist, wobei das Element aus der Gruppe, bestehend aus Kupfer, Palladium, Platin, Gold, Zink, Silizium, Cadmium, Zinn, Lithium, Nickel, Indium, Chrom, Antimon, Gallium, Bor, Molybdän, Germanium, Zirkonium, Beryllium, Aluminium, Magnesium, Mangan, Kobalt und Titan, ausgewählt ist. Insbesondere umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat eine elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Metallschicht Silber ist.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat ein Basismaterial und eine elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht auf dem Substrat angeordnet ist. Mehr bevorzugt wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die elektrisch leitende Schicht auf dem Basismaterial (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) durch miteinander Verbinden unter Verwendung von bekannten Techniken angeordnet. Vorzugsweise wird die elektrisch leitende Schicht auf dem Basismaterial (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) durch Bereitstellen einer leitenden Folie oder Lage und Laminieren derselben auf die Oberfläche des Basismaterials unter Verwendung eines Haftmittels angeordnet. Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die elektrisch leitende Schicht auf dem Basismaterial durch Abscheiden der elektrisch leitenden Schicht auf einer Oberfläche des Basismaterials (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) unter Verwendung eines Verfahrens angeordnet, das aus der Gruppe, bestehend aus Sputtern, Plasmaspritzbeschichten, Thermospritzbeschichten, Elektrosprayabscheiden, chemischer Gasphasenabscheidung (z. B. plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung, metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung), Atomschichtabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, Pulslaserabscheidung, kathodischer Lichtbogenabscheidung, Plattieren, stromlosem Plattieren und elektrohydrodynamischer Abscheidung, ausgewählt ist. Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die elektrisch leitende Schicht auf dem Basismaterial durch Abscheiden der elektrisch leitenden Schicht auf einer Oberfläche des Basismaterials (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) unter Verwendung eines Verfahrens angeordnet, das aus der Gruppe, bestehend aus chemischem Lösungsabscheiden, Spritzbeschichten, Tauchbeschichten, Schleuderbeschichten, Rakelbeschichten, Walzenauftragen mit von unten wirkendem Rakelmesser („kiss-coating”), Tiefdruckbeschichten, Siebdrucken, Tintenstrahldrucken und Tampondrucken, ausgewählt ist. Insbesondere wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die elektrisch leitende Schicht auf dem Basismaterial durch Sputterabscheiden der elektrisch leitenden Schicht auf einer Oberfläche des Basismaterials (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das bereitgestellte Substrat eine elektrisch leitende Schicht, die auf dem Basismaterial (wobei das Basismaterial vorzugsweise ein transparentes Material ist) angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Schicht eine durchschnittliche Dicke von 10 bis 200 nm aufweist (mehr bevorzugt 50 bis 150 nm, insbesondere 90 bis 110 nm).
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Bereitstellen einer haftfördernden Substanz und Aufbringen der haftfördernden Substanz auf die elektrisch leitende Schicht vor dem Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, wobei die haftfördernde Substanz die Haftung der Mehrzahl von Maskierungsfasern an der elektrisch leitenden Schicht fördert.
  • Das Spinnmaterial, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst vorzugsweise ein Maskierungsmaterial. Mehr bevorzugt umfasst das Spinnmaterial ein Maskierungsmaterial und einen Träger. Ein Fachmann ist in der Lage, geeignete Materialien zur Verwendung als das Maskierungsmaterial und den Träger auszuwählen. Bevorzugte Maskierungsmaterialien sind lichtempfindliche Materialien (z. B. Positiv- oder Negativton-Photolackmaterialien), die für eine Abscheidung durch ein Verfahren geeignet sind, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, und die als Ätzphotolack geeignet sind, wenn die elektrisch leitende Schicht (vorzugsweise eine elektrisch leitende Metallschicht) dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht (vorzugsweise einem Metallätzmittel) ausgesetzt wird. Vorzugsweise wird das Maskierungsmaterial aus (a) einem Gemisch aus Diazonaphthochinon und Novolakharz und (b) einem Copolymer aus einem Alkyl(alkyl)acrylat und einer Alkylacrylsäure ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem Alkyl(alkyl)acrylat und einer Alkylacrylsäure. Noch mehr bevorzugt ist das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem C1-5-Alkyl(C1-4-alkyl)acrylat und einer C1-5-Alkylacrylsäure. Insbesondere ist das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem Methylmethacrylat und einer Methylacrylsäure. Vorzugsweise ist das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem Alkyl(alkyl)acrylat und einer Alkylacrylsäure, wobei das Copolymer 5 bis 15 mol-% (mehr bevorzugt 5 bis 10 mol-%, insbesondere 6 bis 9 mol-%) der Alkylacrylsäure enthält. Mehr bevorzugt ist das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem C1-5-Alkyl(C1-4-alkyl)acrylat und einer C1-5-Alkylacrylsäure, wobei das Copolymer 5 bis 15 mol-% (mehr bevorzugt 5 bis 10 mol-%, insbesondere 6 bis 9 mol-%) der C1-5-Alkylacrylsäure enthält. Insbesondere ist das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem Methylmethacrylat und einer Methylacrylsäure, wobei das Copolymer 5 bis 15 mol-% (mehr bevorzugt 5 bis 10 mol-%, insbesondere 6 bis 9 mol-%) der Methylacrylsäure enthält. Vorzugsweise weist das Copolymer ein Zahlenmittel des Molekulargewichts, MN, von 10000 bis 1000000 g/mol (vorzugsweise 50000 bis 500000 g/mol, mehr bevorzugt 75000 bis 300000 g/mol, insbesondere 150000 bis 250000 g/mol) auf. Vorzugsweise ist der Träger aus mindestens einem von Chloroform, Ethyllactat, Methylethylketon, Aceton, Propanol, Methanol, Isopropanol, Tetrahydrofuran (THF), Dimethylsulfoxid (DMSO) und Acrylnitril (AN) ausgewählt (vorzugsweise ist der Träger Ethyllactat). Vorzugsweise enthält das Spinnmaterial 5 bis 25 Gew.-% (mehr bevorzugt 7,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 8 bis 15 Gew.-%) des Maskierungsmaterials in dem Träger.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Spinnmaterial durch ein Verfahren, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, zu Fasern ausgebildet und auf der elektrisch leitenden Schicht abgeschieden. Mehr bevorzugt wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Spinnmaterial durch Elektrospinnen zu Fasern ausgebildet und auf der elektrisch leitenden Schicht abgeschieden. Noch mehr bevorzugt wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Spinnmaterial durch Elektrospinnen zu Fasern ausgebildet und auf der elektrisch leitenden Schicht abgeschieden, wobei das Spinnmaterial durch eine Düse mit einer zentralen Öffnung geführt wird, wobei eine Mehrzahl von Maskierungsfasern gebildet wird, und wobei die Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht auf dem transparenten Substrat abgeschieden wird. Ein Fachmann ist in der Lage, geeignete Elektrospinnverfahrensbedingungen auszuwählen. Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Spinnmaterial durch die Düse mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 100 μL/min (mehr bevorzugt 1 bis 50 μL/min, noch mehr bevorzugt 10 bis 40 μL/min, insbesondere 20 bis 30 μL/min) geführt.
  • Vorzugsweise ist die Düse in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auf eine angelegte positive Differenz des elektrischen Potenzials relativ zu dem Substrat eingestellt. Mehr bevorzugt beträgt die angelegte elektrische Potenzialdifferenz 5 bis 50 kV (vorzugsweise 5 bis 30 kV, mehr bevorzugt 5 bis 25 kV, insbesondere 5 bis 10 kV).
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Komprimieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht zum Sicherstellen eines guten Kontakts zwischen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern und der elektrisch leitenden Schicht. Vorzugsweise wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht durch Anordnen des Substrats mit der elektrisch leitenden Schicht und der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern darauf zwischen zwei nichtklebenden Lagen (z. B. zwei Teflonlagen) vor dem Komprimieren komprimiert.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Erwärmen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Sicherstellen einer guten Benetzung der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht. Vorzugsweise wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern bei einer Temperatur von Tg bis Tg + 20°C erwärmt, wobei Tg die Glasübergangstemperatur der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern ist. Mehr bevorzugt wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Anordnen des Substrats in einem auf 75 bis 120°C (vorzugsweise 80 bis 110°C, mehr bevorzugt 90 bis 105°C) eingestellten Ofen für 10 Minuten bis 2 Stunden (vorzugsweise 20 Minuten bis 1 Stunde, mehr bevorzugt 30 bis 45 Minuten) erwärmt.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern strukturiert, so dass eine Eigenschaft eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern modifiziert wird, wobei ein behandelter Faserabschnitt und ein unbehandelter Faserabschnitt bereitgestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern um lichtempfindliche Materialien. Mehr bevorzugt ist die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Licht strukturierbar („photoimageable”). Vorzugsweise wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Behandeln eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit einer Form von Strahlung (z. B. aktinischer Strahlung, Ultraviolettlicht, Elektronen, Röntgenstrahlung) zur Bereitstellung des behandelten Faserabschnitts strukturiert. Mehr bevorzugt wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Behandeln eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit aktinischer Strahlung mit der geeigneten Wellenlänge strukturiert. Vorzugsweise führt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zu einer Modifizierung der Löslichkeit in dem Entwickler des behandelten Faserabschnitts relativ zu dem unbehandelten Faserabschnitt. Vorzugsweise kann die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern das Verhalten eines Negativphotolacks aufweisen, wobei der behandelte Faserabschnitt beim Aussetzen gegenüber der Strahlung während der Strukturierung in dem Entwickler unlöslich gemacht wird, während der unbehandelte Faserabschnitt in dem Entwickler löslich bleibt. Vorzugsweise kann die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern das Verhalten eines Positivphotolacks aufweisen, wobei der behandelte Faserabschnitt beim Aussetzen gegenüber der Strahlung während der Strukturierung relativ zu dem unbehandelten Faserabschnitt in dem Entwickler löslich gemacht wird, während der unbehandelte Faserabschnitt in dem Entwickler unlöslich bleibt.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Entwickler auf der Basis der relativen Löslichkeiten des behandelten Faserabschnitts und des unbehandelten Faserabschnitts ausgewählt. Vorzugsweise wird der Entwickler aus der Gruppe, bestehend aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid, Isopropylalkohol, Aceton und Gemischen davon ausgewählt. Mehr bevorzugt ist der Entwickler ein Gemisch aus Isopropylalkohol und Aceton. Insbesondere ist der Entwickler ein Gemisch aus 80 bis 95 Gew.-% (mehr bevorzugt 85 bis 95 Gew.-%, insbesondere 88 bis 92 Gew.-%) Isopropylalkohol und 20 bis 5 Gew.-% (mehr bevorzugt 15 bis 5 Gew.-%, insbesondere 12 bis 8 Gew.-%) Aceton.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern nach dem Strukturieren durch Inkontaktbringen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit dem Entwickler entwickelt, wobei entweder (i) der behandelte Faserabschnitt oder (ii) der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt. Vorzugsweise wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern nach dem Strukturieren zur Entfernung des behandelten Faserabschnitts durch Aussetzen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gegenüber einem Entwickler entwickelt, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt. Vorzugsweise wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern nach dem Strukturieren zur Entfernung des unbehandelten Faserabschnitts durch Aussetzen gegenüber einem Entwickler entwickelt, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt. Vorzugsweise wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern nach dem Strukturieren durch Eintauchen in einen Entwickler entwickelt, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt. Mehr bevorzugt wird die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern nach dem Strukturieren durch Eintauchen in ein gerührtes Entwicklerbad entwickelt, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die elektrisch leitende Schicht mit der darauf abgeschiedenen Faseranordnung mit einem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht kontaktiert, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird (vorzugsweise weggeätzt wird), wobei mindestens ein verbundenes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist. Ein Fachmann ist in der Lage, ein geeignetes Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht für die elektrisch leitende Schicht auszuwählen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wenn die elektrisch leitende Schicht Silber ist, wird das Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus einer Ammoniumhydroxid/Wasserstoffperoxidlösung in Methanol (vorzugsweise einem 1:1:4 molaren Gemisch aus NH4OH:H2O2:CH3OH), einer wässrigen Eisen(III)nitratnonahydrat-Lösung (vorzugsweise einer wässrigen Lösung von 1 Gew.-% Fe(NO3)3, 0,2 Gew.-% Thioharnstoff und gegebenenfalls 10 Gew.-% Ethanol) und einer wässrigen Phosphorsäure/Salpetersäure/Essigsäure-Lösung (vorzugsweise einem 3:3:23:1 molaren Gemisch von H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O), ausgewählt. Wenn die elektrisch leitende Schicht Silber ist, wird das Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus einer wässrigen Eisen(III)nitratnonahydrat-Lösung (vorzugsweise einer wässrigen Lösung von 1 Gew.-% Fe(NO3)3, 0,2 Gew.-% Thioharnstoff und gegebenenfalls 10 Gew.-% Ethanol) und einer wässrigen Phosphorsäure/Salpetersäure/Essigsäure-Lösung (vorzugsweise einem 3:3:23:1 molaren Gemisch von H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O), ausgewählt. Wenn die elektrisch leitende Schicht Silber ist, ist das Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht insbesondere eine wässrige Eisen(III)nitratnonahydrat-Lösung (vorzugsweise eine wässrige Lösung von 1 Gew.-% Fe(NO3)3, 0,2 Gew.-% Thioharnstoff und gegebenenfalls 10 Gew.-% Ethanol).
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Bereitstellen einer Ablösezusammensetzung, Aufbringen der Ablösezusammensetzung auf die strukturierte Faseranordnung zum Entfernen der strukturierten Faseranordnung und zum Freilegen des leitenden Netzwerks auf dem Substrat. Vorzugsweise ist die bereitgestellte Ablösezusammensetzung ein gutes Lösungsmittel für die strukturierte Faseranordnung. Vorzugsweise wird die bereitgestellte Ablösezusammensetzung aus einem mehrwertigen Alkohol, Chloroform, Methylethylketon, Aceton, Propanol, Methanol, Isopropanol und Gemischen davon ausgewählt (mehr bevorzugt einem Gemisch aus Aceton und Isopropanol, insbesondere Aceton).
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die bereitgestellte Ablösezusammensetzung gegebenenfalls ferner eine oder mehrere andere Komponente(n), wie z. B. Benetzungsmittel oder grenzflächenaktive Mittel, Einfrierschutzmittel und Viskositätsmodifiziermittel. Bevorzugte grenzflächenaktive Mittel umfassen nichtionische und anionische grenzflächenaktive Mittel. Mehr bevorzugte grenzflächenaktive Mittel umfassen nichtionische grenzflächenaktive Mittel. Vorzugsweise enthält die bereitgestellte Ablösezusammensetzung 0 bis 5 Gew.-% (mehr bevorzugt 0,2 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3,5 Gew.-%) eines grenzflächenaktiven Mittels auf der Basis des Gesamtgewichts der Zusammensetzung.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das verbundene leitende Netzwerk in einer eingestellten Struktur auf dem Substrat ausgebildet. Vorzugsweise ist die eingestellte Struktur mindestens ein verbundenes leitendes Netzwerk. Mehr bevorzugt ist die eingestellte Struktur eine Mehrzahl von verbundenen leitenden Netzwerken, wobei jedes verbundene leitende Netzwerk in der Mehrzahl von isolierten verbundenen leitenden Netzwerken von den anderen verbundenen leitenden Netzwerken in der Mehrzahl von isolierten verbundenen leitenden Netzwerken elektrisch isoliert ist. Noch mehr bevorzugt ist die eingestellte Struktur ein verbundenes leitendes Netzwerk, das mehrfach von nicht-leitenden Bereichen durchzogen ist. Insbesondere ist die eingestellte Struktur eine Mehrzahl von isolierten verbundenen Gittern aus elektrisch leitenden Spuren, wobei jedes der isolierten verbundenen Gitter aus elektrisch leitenden Spuren von den anderen isolierten verbundenen Gittern aus elektrisch leitenden Spuren durch einen oder mehrere nicht-leitenden Bereich(e) auf dem Substrat isoliert ist. Vorzugsweise weist jedes verbundene Gitter eine Gitterstruktur auf. Gitterstrukturen umfassen z. B. Vielecke mit geraden Seiten (wie z. B. Rauten, Quadrate, Rechtecke, Dreiecke, Sechsecke, usw.), Kreise, mehrfach gekrümmte Formen, eine Kombination von Formen mit gekrümmten und geraden Seiten (z. B. Halbkreisen) und Kombinationen davon.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von Maskierungsfasern mit kleinen Durchmessern gebildet. Es wird davon ausgegangen, dass die kleinen Faserdurchmesser die Bildung eines verbundenen leitenden Netzwerks mit geringen Linienbreiten erleichtert, so dass die Behinderung von Licht, das durch den strukturierten transparenten Leiter hindurchtritt, minimiert wird, so dass die Transparenz maximiert wird, die Trübung minimiert wird und die Sichtbarkeit des verbundenen leitenden Netzwerks für das menschliche Auge minimiert wird. Vorzugsweise werden die Maskierungsfasern in der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht gebildet und abgeschieden, wobei die abgeschiedenen Maskierungsfasern einen durchschnittlichen Durchmesser von ≤ 200 μm aufweisen. Mehr bevorzugt werden die Maskierungsfasern in der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht gebildet und abgeschieden, wobei die abgeschiedenen Maskierungsfasern einen durchschnittlichen Durchmesser von ≤ 100 μm aufweisen. Noch mehr bevorzugt werden die Maskierungsfasern in der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht gebildet und abgeschieden, wobei die abgeschiedenen Maskierungsfasern einen durchschnittlichen Durchmesser von ≤ 20 μm aufweisen. Insbesondere werden die Maskierungsfasern in der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht gebildet und abgeschieden, wobei die abgeschiedenen Maskierungsfasern einen durchschnittlichen Durchmesser von ≤ 2 μm aufweisen.
  • Der strukturierte Leiter, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, weist vorzugsweise einen Flächenwiderstand Rs (gemessen unter Verwendung des hier in den Beispielen beschriebenen Verfahrens) von ≤ 100 Ω/Quadrat (mehr bevorzugt ≤ 50 Ω/Quadrat, noch mehr bevorzugt ≤ 10 Ω/Quadrat, insbesondere ≤ 5 Ω/Quadrat) auf.
  • Der strukturierte Leiter, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, weist vorzugsweise eine Gesamtdurchlässigkeit von ≥ 80% (mehr bevorzugt ≥ 90%, insbesondere ≥ 95%) auf.
  • Der strukturierte Leiter, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, weist vorzugsweise eine Trübung von ≤ 5% (mehr bevorzugt ≤ 4%, insbesondere ≤ 3%) auf.
  • Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in dem folgenden Beispiel detailliert beschrieben.
  • Die in dem Beispiel angegebenen Daten der Gesamtdurchlässigkeit, TTrans, wurden gemäß ASTM D1003-11e1 unter Verwendung eines „Haze-gard plus”-Transparenzmessgeräts von BYK Instruments gemessen.
  • Die in dem Beispiel angegebenen Daten der Trübung, HTrübung, wurden gemäß ASTM D1003-11 e1 unter Verwendung eines „Haze-gard plus”-Transparenzmessgeräts von BYK Instruments gemessen.
  • Der Flächenwiderstand des strukturierten Leiters wurde gemäß ASTM F1844 unter Verwendung eines kontaktlosen Delcom 717B-Leitfähigkeitsprüfgeräts und gemäß ASTM F390-11 unter Verwendung einer kollinearen Jandel HM-20 4 Sonden-Prüfeinheit von Jandel Engineering Limited gemessen.
  • Das in den Beispielen verwendete Substrat war eine silberbeschichtete Polyethylenterephthalatfolie mit einer durchschnittlichen Silberschichtdicke von 150 nm (erhältlich von Materion Corporation).
  • Das Spinnmaterial, das ein Maskierungsmaterial und einen Träger umfasst, das in den Beispielen verwendet worden ist: Das verwendete Maskierungsmaterial war ein Copolymer aus Methylmethacrylat und 8,2 bis 8,5 mol-% Methylacrylsäure mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts, MN, von 200000 g/mol. Das Maskierungsmaterial wurde dann mit Ethyllactat gelöst, so dass eine 10 Gew.-%-Lösung bereitgestellt wurde. Dann wurden 83 Gew.-% des Ethyllactats von der 10 Gew.-%-Lösung durch Verdampfen unter einer Stickstoffspülung entfernt und dann wurden zum Bereitstellen des Spinnmaterials 30 Gew.-% Aceton zugesetzt.
  • Beispiele: Herstellung von strukturierten transparenten Leitern
  • Eine Mehrzahl von Maskierungsfasern wurde unter Verwendung einer Tisch-Elektrospinnkabine von IME Technologies, die mit einem Einzeldüsen-Spinnkopf und einem rotierenden Trommelsubstratträger (Modul EM-RDC mit einer Trommel mit 100 mm Durchmesser und einer Länge von 220 mm) ausgestattet war, auf dem Substrat elektrogesponnen, so dass eine Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gebildet wurde. Die verwendete Düse wies einen Innendurchmesser von 0,5 mm auf. Beim Elektrospinnen wurde das Spinnmaterial der Düse unter Verwendung einer Spritzenpumpe Modell Nr. NE1000 von ProSense zugeführt, die so eingestellt war, dass sie das Spinnmaterial mit der in der Tabelle 1 angegebenen Strömungsgeschwindigkeit zuführte. Das Substrat wurde um die Rotationstrommel eines rotierenden Modul EM-RDC Trommelsammlers von IME Techologies gewickelt, wobei die metallisierte Oberfläche nach außen zeigte. Die restlichen Parameter für den Spinnvorgang in den Beispielen waren wie folgt: Der Abstand zwischen dem rotierenden Substrat und der Nadel wurde auf 8,5 cm eingestellt, die Trommel unterhalb des Substrats wurde auf –4 kV eingestellt, die Trommeldrehzahl des rotierenden Trommelsammlers (y-Achse) wurde auf die in der Tabelle 1 angegebenen U/min eingestellt, die Düse wurde auf die in der Tabelle 1 angegebene Spannung eingestellt, die Nadelabtastgeschwindigkeit (x-Achse) wurde so eingestellt, wie es in der Tabelle 1 angegeben ist, und die Nadelabtastdistanz wurde auf 120 mm eingestellt. Der Spinnvorgang wurde für 1 Minute ablaufen gelassen. Das Substrat wurde dann um 90 Grad auf der rotierenden Trommel gedreht (so dass die Orientierung der Rotation des Substrats auf der Rotationstrommel senkrecht zu dem ersten Spinndurchgang ist) und der Spinnvorgang wurde wieder initiiert und für 1 weitere Minute ablaufen gelassen. Tabelle 1
    Bsp. Strömungsgeschwindigkeit (μL/min) Trommeldrehzahl (U/min) Düsenspannung (kV) Abtastgeschwindigkeit (mm/Sekunde)
    1 14,5 1000 3 4
    2 8 500 4 2
  • In jedem Beispiel wurde das Substrat mit der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern dann in einem Ofen angeordnet, der gemäß der Tabelle 2 eingestellt war, und unter den in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen erwärmt. Tabelle 2
    Bsp. Probe Behandlungsbedingungen
    TC1 A 30 Minuten in einem auf 80°C eingestellten Ofen erwärmt
    TC2 A -
    TC3 A 30 Minuten in einem auf 80°C eingestellten Ofen erwärmt
    T1 Ex. 1 30 Minuten in einem auf 80°C eingestellten Ofen erwärmt
    T2 Ex. 1 30 Minuten in einem auf 100°C eingestellten Ofen erwärmt
    T3 Ex. 2 30 Minuten in einem auf 100°C eingestellten Ofen erwärmt
    T4 Ex. 2 45 Minuten in einem auf 100°C eingestellten Ofen erwärmt
    A – Sauberes Substrat ohne abgeschiedene Fasern
  • Ein gemäß dem Beispiel T1 hergestelltes Substrat mit der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern wurde dann durch Bedecken eines Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit einer Polyethylenplatte und Belichten des nicht bedeckten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit UV-Licht unter Verwendung einer gepulsten Xenon RC 800 mit einer Xenon UVB-Lampe, die auf eine Grenze von 200 nm und einer Intensität von 1 J/cm2 bei Umgebungsbedingungen eingestellt war, strukturiert. Der nicht bedeckte Abschnitt der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern wurde für eine Gesamtzeit von 100 Sekunden während 4 Zyklen mit jeweils 25 Sekunden belichtet, so dass ein behandelter Faserabschnitt bereitgestellt wurde. Der behandelte Faserabschnitt wurde dann durch Anordnen des Substrats in einem Entwicklerbad mit schwachem Bewegen für 30 Sekunden entwickelt, wobei der Entwickler in dem Bad eine 90/10 Gew.-%-Lösung von Isopropylalkohol und Aceton war.
  • Nach der Entwicklung wurde festgestellt, dass der behandelte Faserabschnitt von der Oberfläche des Substrats entfernt worden ist, während festgestellt wurde, dass der unbehandelte Faserabschnitt intakt geblieben war.
  • In jedem der Beispiele wurde das Substrat mit der darauf verbliebenen Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern dann in ein Bad einer wässrigen Lösung von 1 Gew.-% Eisen(III)nitratnonahydrat, 0,2 Gew.-% Thioharnstoff und 10 Gew.-% Ethanol für die in der Tabelle 3 angegebene Ätzzeit eingetaucht. Das Substrat wurde dann 5 Sekunden in drei aufeinander folgende Bäder mit entionisiertem Wasser bei Umgebungstemperatur eingetaucht. Das Substrat wurde dann unter Umgebungsbedingungen lufttrocknen gelassen, wobei ein strukturierter Leiter mit einem verbundenen Silbernetzwerk zurückblieb, das durch die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern bedeckt war.
  • In jedem der Beispiele wurde die Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern dann durch Eintauchen des Substrats in ein Acetonbad für fünf Minuten ohne Bewegen entfernt. Das Substrat wurde dann aus dem Acetonbad entfernt und unter Umgebungsbedingungen lufttrocknen gelassen, wobei ein Substrat mit einem nicht bedeckten verbundenen Silbernetzwerk darauf zurückblieb.
  • Die Gesamtdurchlässigkeit, TTrans, die Trübung, HTrübung, und der Flächenwiderstand des gemäß jedem der Beispiele hergestellten Substrats wurden dann bei mehreren Punkten auf jeder Probe gemessen. Der Durchschnitt dieser Messungen ist in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
    Bsp. Ätzzeit (min) TTrans (%) HTrübung (%) Flächenwiderstand (Ω/Quadrat)
    TC1 3,33 89,98 2,1 -
    TC2 3,33 89,94 2,3 -
    TC3 3,33 90,01 0,7 -
    T1 3 87,4 2,2 17 bis 50
    T2 5 88,4 1,1 38
    T3 30 85,4 1,3 8
    T4 41 87,6 1,3 15
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • ASTM D1003-11e1 [0012]
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    • ASTM F1844 [0039]
    • ASTM F390-11 [0039]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Leiters, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Basismaterial und eine elektrisch leitende Schicht umfasst, wobei die elektrisch leitende Schicht auf dem Substrat angeordnet ist, Bereitstellen eines Ätzmittels für die elektrisch leitende Schicht, Bereitstellen eines Spinnmaterials, wobei das Spinnmaterial einen Träger und ein Maskierungsmaterial umfasst, wobei das Maskierungsmaterial ein lichtempfindliches Material ist, Bereitstellen eines Entwicklers, Bilden einer Mehrzahl von Maskierungsfasern durch Verarbeiten des Spinnmaterials durch ein Verfahren, das aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Gasstrahlelektrospinnen, nadellosem Elektrospinnen und Schmelzelektrospinnen, ausgewählt ist, Abscheiden der Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht, wobei eine Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern gebildet wird, gegebenenfalls Komprimieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern auf der elektrisch leitenden Schicht, Strukturieren der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Modifizieren einer Eigenschaft eines ausgewählten Abschnitts der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern zum Bereitstellen eines behandelten Faserabschnitts und eines unbehandelten Faserabschnitts, Entwickeln der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern durch Inkontaktbringen der Mehrzahl von abgeschiedenen Fasern mit dem Entwickler, wobei entweder (i) der behandelte Faserabschnitt oder (ii) der unbehandelte Faserabschnitt entfernt wird, wobei eine strukturierte Faseranordnung zurückbleibt, Inkontaktbringen der elektrisch leitenden Schicht mit dem Ätzmittel für die elektrisch leitende Schicht, wobei die elektrisch leitende Schicht, die nicht durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, von dem Substrat entfernt wird, wobei ein strukturiertes leitendes Netzwerk auf dem Substrat zurückbleibt, das durch die strukturierte Faseranordnung bedeckt ist, so dass der strukturierte Leiter bereitgestellt wird, gegebenenfalls Bereitstellen eines Ablösemittels und gegebenenfalls Behandeln der strukturierten Faseranordnung mit dem Ablösemittel, wobei die strukturierte Faseranordnung entfernt wird, so dass das strukturierte leitende Netzwerk auf dem Substrat freigelegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der strukturierte Leiter ein strukturierter transparenter Leiter ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die elektrisch leitende Schicht eine elektrisch leitende Metallschicht ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Gold, Zink, Silizium, Cadmium, Zinn, Lithium, Nickel, Indium, Chrom, Antimon, Gallium, Bor, Molybdän, Germanium, Zirkonium, Beryllium, Aluminium, Magnesium, Mangan, Kobalt, Titan, Legierungen und Oxiden davon, ausgewählt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Mehrzahl von Maskierungsfasern auf der elektrisch leitenden Schicht mittels Elektrospinnen gebildet und abgeschieden wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das strukturierte leitende Netzwerk eine eingestellte Struktur auf dem Substrat ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die elektrisch leitende Schicht Silber ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der strukturierte transparente Leiter eine Gesamtdurchlässigkeit von ≥ 80%, eine Trübung von ≤ 5% und einen Flächenwiderstand von ≤ 5 Ω/Quadrat aufweist.
  8. Strukturierter transparenter Leiter, der gemäß dem Verfahren von Anspruch 7 hergestellt worden ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem Alkyl(alkyl)acrylat und einer Alkylacrylsäure ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Maskierungsmaterial ein Copolymer aus einem C1-5-Alkyl(C1-4-alkyl)acrylat und einer C1-5-Alkylacrylsäure ist, wobei das Copolymer 5 bis 10 mol-% der C1-5-Alkylacrylsäure enthält.
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