DE112015003707T5

DE112015003707T5 - Herstellungsverfahren für durchsichtigen elektrisch leitenden Film unter Verwendung mehrstufiger Lichtbestrahlung

Info

Publication number: DE112015003707T5
Application number: DE112015003707.1T
Authority: DE
Inventors: Hak-Sung Kim; Dong Hyun Kim; Wan Ho CHUNG
Original assignee: Tianjin Naibo Tech Co Ltd; Tianjin Naibo Technology Co Ltd
Current assignee: N&b Co Ltd Kr; Tianjin Naibo Technology Co Ltd Cn
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-05-04
Also published as: US20160322133A1; CN107112093A; KR101771001B1; JP6689272B2; KR20160019388A; CN107112093B; US10270004B2; KR101595895B1; JP2017532749A

Abstract

Bereitgestellt wird ein Herstellungsverfahren für durchsichtigen elektrisch leitenden Film umfassend: a) einen Beschichtungsschritt des Auftragens einer elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltend elektrisch leitende Nanodrähte mit optischer Aktivität und ein organisches Bindemittel auf ein Substrat; b) einen ersten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines ersten Lichts umfassend ein erstes ultraviolettes (UV) Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte; und c) einen zweiten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines zweiten Lichts umfassend ein pulsartiges erstes weißes Licht auf die elektrisch leitenden Nanodrähte.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film und insbesondere ein Herstellungsverfahren für einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit und Durchsichtigkeit, welcher einheitliche elektrische Eigenschaften sogar in großen Flächen gewährleistet und trotz wiederholter physikalischer Verformung sicher über einen langen Zeitraum genutzt werden kann.
Stand der Technik
Eine durchsichtige Elektrode wie ein Dünnschichttransistorelement (DST), eine Solarzelle, ein Touch-Screen oder ähnliches wird häufig in verschiedenen Industriebereichen verwendet.
Gemäß dem Stand der Technik wird als Material für die durchsichtige Elektrode vornehmlich Indiumzinnoxid (IZO) verwendet, allerdings bestehen Probleme wie Verarmung von Indium und die Prozesskomplexität. Da das Beschichten mit IZO meistens mittels eines Dünnfilmbeschichtungsprozesses erfolgt, bestehen Probleme der teureren Prozesskosten und des Auftretens von Rissen während der Bildung eines dichten Films mit kristalliner Struktur. Daher weist IZO einen Nachteil auf, der darin besteht, dass IZO nicht geeignet für eine derzeit in den Blickpunkt rückende durchsichtige Elektrode ist, die flexibles Substrat und Polymere nutzt. Derzeit rücken Silbernanodrähte zum Ersetzen von durchsichtigem IZO-Material in den Blickpunkt.
Ein Herstellungsverfahren für eine flexible durchsichtige Elektrode ist im Wesentlichen aufgeteilt auf ein Verfahren unter Verwendung von Metall-Tinte zur Nutzung eines Nano-Gitters und ein Verfahren unter Verwendung von Metalnanodrähten vertreten durch Silbernanodrähte. Beide weisen ein Adhäsionsverfahren für die Metallnanodrähte als Kerntechnologie im Fall der Herstellung einer durchsichtigen Elektrode durch Auflegen von Metallnanodrähten auf ein flexibles Substrat auf.
Beispielsweise wurde gemäß dem Stand der Technik zum Anhaften der Metallnanodrähte ein Verfahren genutzt, das die Anwendung großer Hitze (200 bis 350°C) in einem Inertgas, ein Laserbestrahlungsverfahren oder ein chemisches Verfahren genutzt. Jedoch haben diese Verfahren dahingehend Nachteile, dass sie lange Zeit benötigen, ein Schmelzpunkt niedrig ist und es unmöglich ist, diese Verfahren in einem Polymersubstrat zu nutzen, welches chemische Reaktionen verursachen kann. Fernerhin wurde eine Technologie zur Herstellung einer durchsichtigen Elektrode durch Anhaften von Silbernanodrähten unter Verwendung von Lichtsintern wurde in der koreanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-0092294 offengelegt, wobei allerdings die Gleichförmigkeit des Schichtwiderstands verschlechtert ist, sodass eine Begrenzung der der Kommerzialisierung dieses Verfahrens besteht.
Weiterhin ist es wichtig, die Metallnanodrähte gleichförmig während des Beschichtens eines Substrates mit Metallnanodrähten zum Bilden eines Films aufzutragen. Im Allgemeinen ist es bekannt, dass es schwierig ist, in dem Fall des Dispergierens der Metallnanodrähte in einem Lösungsmittel wie Wasser oder ähnliches eine gleichförmige Dispergierbarkeit zu erhalten, da Metallnanodrähte umfassend Silbernanodrähte starke Kohäsionskräfte untereinander aufweisen, und insbesondere ist es bekannt, dass es schwierig ist, in dem Fall des Auftragens der Metallnanodrähte auf ein Substrat zum Trocknen der aufgetragenen Metallnanodrähte, die eine Oberflächenbeschichtungsschicht auf dem Substrat bildenden Metallnanodrähte gleichförmig auszubilden, da sich ein Lösungsmittel zuerst verflüchtigt, wodurch die Metallnanodrähte aneinander aggregiert sind, und als Ergebnis ist es signifikant schwer, einen durchsichtigen Elektrodenfilm bereitzustellen, der einen gleichförmigen Schichtwiderstand auf einer seiner gesamten Seite aufweist.
Um eine durchsichtige Elektrode bereitzustellen, die als flexible durchsichtige Elektrode mit Polymer-Material und gleichförmigen Schichtwiderstand auf einer gesamten Seite davon verwendet werden kann, besteht die Notwendigkeit, einen durchsichtigen Elektrodenfilm zu entwickeln, der innerhalb einer signifikant kurzen Zeit bei Raumtemperatur unter atmosphärischen Bedingungen angeheftet werden kann und verbesserter Schichtwiderstands-Gleichförmigkeit aufweist, ohne andere Komponenten durch chemische Reaktionen zu beeinträchtigen.
Offenlegung
Technische Aufgabe
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren für einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film bereitzustellen, welcher hervorragende elektrische Leitfähigkeit und hohe Durchsichtigkeit aufweist und gleichförmige elektrische Eigenschaften sogar in größeren Bereichen gewährleistet und sicher während einer langen Zeitdauer und trotz wiederholter physikalischer Verformungen betrieben werden kann.
Technische Lösung
In einem allgemeinen Aspekt umfasst das Herstellungsverfahren für transparenten elektrisch leitenden Film:

a) einen Beschichtungsschritt des Auftragens einer elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion enthaltend elektrisch leitende Nanodrähte mit einer optischer Aktivität und ein organisches Bindemittel auf ein Substrat;
b) einen ersten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines ersten Lichts umfassend ein erstes ultraviolettes (UV) Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte; und
c) einen zweiten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines zweiten Lichts umfassend ein pulsartiges erstes weißes Licht auf die mittels des ersten UV-Lichts bestrahlten elektrisch leitenden Nanodrähte.

Die optische Aktivität kann eine Oberflächenplasmon-Aktivität oder eine photokatalytische Aktivität sein.
Das organische Bindemittel kann ein natürliches oder synthetisches Polymer mit einem molekularem Gewicht (Mg) von 5 × 10⁵ oder weniger sein.
Das Herstellungsverfahren kann ferner nach dem Schritt a) aber wenigstens vor dem Schritt b) einen dritten Lichtbestrahlungsschritt umfassen, bei dem ein drittes Licht umfassend ein infrarotes (IR) Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitfähigen Nanodrähte gestrahlt wird.
Das zweite Licht kann ferner ein zweites UV-Licht umfassend.
Das erste Licht kann ferner ein Pulsartiges zweites weiße Licht umfassen.
Das organische Bindemittel in wenigstens den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten, welche auf das Substrat aufgetragen sind, kann durch das erste Licht zersetzt und entfernt werden.
Das organische Bindemittel, welches wenigstens in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten besteht, kann zum Zeitpunkt des Strahles des ersten Lichts selektiv entfernt werden.
Eine Intensität des ersten UV-Lichts kann folgende Korrelationsgleichung 1 erfüllen.
(Korrelationsgleichung 1)

I_IR(exp) < I_IR(0)

In Korrelationsgleichung 1 ist I_IR(exp) eine Intensität des ersten UV-Lichts zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten Lichts ist, und I_IR(0) ist eine maximale Intensität ist, wenn eine Gewichtsabnahmerate nach Korrelationsgleichung 2 1% oder weniger zum Zeitpunkt beträgt, an dem das erste UV-Licht eine Minute lang auf einen Film des organischen Bindemittels gestrahlt wird.
(Korrelationsgleichung 2)

(M₀ – M₁)/M₀·100

In Korrelationsgleichung 2 ist M₁ ein Gewicht des Films des organischen Bindemittels, das im Korrelationsgleichung 1 definiert ist, nach Strahlen des ersten UV-Lichts, und M₀ ist ein Gewicht des Films des organischen Bindemittels wie in Korrelationsgleichung 1 definiert ist, vor Strahlen des ersten UV-Lichts.
Die ersten und zweiten weißen Lichter können jeweils ein Licht umfassen, das eine Wellenlänge hat, die einer Absorptionsspitze der elektrisch leitenden Nanodrähte im ultraviolett-sichtbaren Spektrum der elektrisch leitenden Nanodrähte entspricht.
Das zweite weiße Licht kann die folgende Korrelationsgleichung 3 erfüllen.
(Korrelationsgleichung 3)

I_IPL2(exp) < I_IPL2(0)

In Korrelationsgleichung 3 ist I_IPL2(exp) eine Intensität des zweiten weißen Lichts zum Zeitpunkt des Strahlens des weißen Lichts, und I_IPL2(0) ist eine minimale Intensität wenn Verschmelzen in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt der Anwendung eines einzelnen Pulses des zweiten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms einem Referenzsubstrat erzeugt wird, dass durch Beschichten und Trocknen einer Referenzdispersion gebildet wird, welche die gleiche ist wie die elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion, außer dass sie kein organisches Bindemittel enthält.
Strahlung des zweiten weißen Lichts kann Multi-Puls-Strahlung sein.
Das erste weiße Licht kann die folgende Korrelationsgleichung 4 erfüllen.
(Korrelationsgleichung 4)

I_IPL1(0) ≤ I_IPL1(exp) < I_IPL1(c)

In Korrelationsgleichung 4 ist I_IPL1(exp) eine Intensität des ersten weißen Lichts zur Zeit der Strahlens des zweiten Lichts, I_IPL1(0) ist eine minimale Intensität, wenn Verschmelzen in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt des Anwendens eines einzelnen Pulses des ersten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms mit einem Referenzsubstrat erzeugt wird, das durch Beschichten und Trocknen einer Referenzdispersion gebildet wird, die dieselbe elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion ist, außer dass sie nicht das organische Bindemittel enthält, und I_IPL1(c) ist eine minimale Intensität, wenn ein elektrisch leitender Nanodraht in zwei oder mehr Nanostrukturen durch teilweises Schmelzen in einer Hauptachsenrichtung des elektrisch leitenden Nanodrahtes zu einem Zeitpunkt geschnitten wird, in dem der einzelne Puls des ersten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms auf das Referenzsubstrat angewandt wird.
Ein einzelner Puls des ersten weißen Lichts kann ausgestrahlt werden.
Verschmelzen im Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten wird durch das zweite Licht erzeugt.
Das organische Bindemittel, welches auf dem Substrat nach Bestrahlung mit dem ersten Licht verbleibt, kann durch das zweite Licht entfernt werden.
In dem zweiten Lichtbestrahlungsschritt kann das erste weiße Licht gleichzeitig oder während der Strahlung des zweiten UV-Lichts gestrahlt werden.
Die ersten und zweiten Lichter können jeweils unabhängig oder kontinuierlich gestrahlt werden.
Intensitäten der ersten und zweiten UV-Lichter können jeweils unabhängig 0,1 bis 5 mW/cm² betragen.
Bestrahlungszeiten der ersten und zweiten UV-Lichter können jeweils 1 bis 100 Sekunden sein.
Eine Intensität des zweiten weißen Lichts kann 300 bis 1.000 W/cm² sein.
Eine Intensität des ersten weißen Lichts kann 2.000 bis 3.000 W/cm² sein.
Die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion kann 0,1 bis 5% Gew. des organischen Bindemittels enthalten.
Das organische Bindemittel kann ein Polysaccharid sein, wobei das Polysaccharid Glykogen, Amylose, Amylopektin, Callose, Agar, Algin, Alginat, Pektin, Carrageen, Cellulose, Chitin, Chitosan, Curdlan, Dextran, Fructan, Collagen, Gallangummi, Gummi arabicum, Stärke, Xanthan, Tragantgummi, Caravan, Carabean, Glucomannan oder eine Kombination davon ist oder ein Polysacharidderivat ist, wobei das Polysacharidderivat ein Zelluloseester oder Zelluloseether ist.
Das organische Bindemittel kann Carboxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, Carboxy-C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, C1-C3-alkyl-Zellulose, C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, gemischte Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose oder ein Zelluloseether ist, welcher einer Mischung davon entspricht.
Das organische Bindemittel kann Polyethylen-Glykol (PEG), Polyvinyl-Pyrrolidon (PVP), Polyvinyl-Alkohol (PVA) oder eine Mischung davon umfasst.
Die elektrisch leitenden Nanodrähte können Nanodrähte aus einer Auswahl aus ein oder zwei oder mehr aus Gold, Silber, Kupfer, Lithium, Aluminium und einer Legierung daraus sind.
Die elektrisch leitenden Nanodrähte können Nanodrähte aus Metalloxid umfassend Titanoxid sein.
Ein Aspektverhältnis der elektrisch leitenden Nanodrähte kann 50 bis 20.000 betragen.
Das Substrat kann ein starres Substrat oder flexibles Substrat sein.
Das Substrat kann ein Mehrschicht-Substrat sein, in welchem zwei oder mehr voneinander unterschiedliche Materialien schichtenbildend geschichtet sind.
In einem anderen allgemeinen Aspekt kann ein durchsichtiger elektrisch leitender Film vorgesehen sein, der mittels des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellt ist.
In einem anderen allgemeinen Aspekt umfasst ein durchsichtiger elektrisch leitender Film umfassend ein Netzwerk elektrisch leitender Nanodrähte, in welchem elektrisch leitende Nanodrähte zum gegenseitigen Kontakt in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten verschmolzen sind, wobei die Gleichförmigkeit des Schichtwiderstands, welcher durch die folgende Korrelationsgleichung 6 definiert ist, 90% oder mehr beträgt, basierend auf einem großflächigen Netzwerk elektrisch leitender Nanodrähte mit einer Fläche von mindestens 20 mm × 20 mm.
(Korrelationsgleichung 6)

Gleichförmigkeit des Schichtwiderstandes (%) = [1 – (Standardabweichung des Schichtwiderstandes)/durchschnittlicher Schichtwiderstand)] × 100.

Zum Zeitpunkt der tausendsten Durchführung eines Biegeversuchs des transparenten elektrisch leitenden Films bei einem Biegeradius von 1 cm beträgt die Wachstumsrate des Schichtwiderstandes definiert durch die folgende Korrelationsgleichung 7 1,4 oder weniger.
(Korrelationsgleichung 7)

Wachstumsrate des Schichtwiderstandes = Schichtwiderstand nach Biegeversuch/Schichtwiderstand vor Biegeversuch

Vorteilhafte Wirkung
Ein Herstellungsverfahren für einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen großflächig durchsichtigen elektrisch leitenden Film bereitstellen, der hervorragende Widerstandsgleichförmigkeit von 90 bis 95% aufweist, sodass das Herstellungsverfahren kommerziell und effektiv auf Gebieten verschiedener elektronischer Vorrichtungen wie Dünnschichttransistoren (DST), einer Solarzelle, eines Touchscreen, einer flexiblen durchsichtigen Elektrode und ähnlichem verwendet werden kann.
Weiterhin kann in dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein durchsichtiger elektrisch leitender Film mit hervorragender Durchsichtigkeit und geringem Schichtwiderstand innerhalb extrem kurzer Zeit bei Raumtemperatur unter atmosphärischen Bedingungen ohne Beschädigungen in einem Polymersubstrat, das Hitzeempfindlich ist, hergestellt werden, sodass das Herstellungsverfahren einfach in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess angewendet werden kann und Massenherstellung einer flexiblen durchsichtigen Elektrode ermöglicht.
Weiterhin wird in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sogar im Fall einer tausendfachen Durchführung eines Biegeversuchs bei einem Radius von 10 mm der Schichtwiderstand signifikant stabil aufrecht gehalten, und ein Substrat und ein Netzwerk von elektrisch leitenden Nanodrähten sind stark aneinander gebunden, wodurch es ermöglicht wird, einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film mit signifikant erhöhter Lebensdauer herzustellen.
Figurenbeschreibung
1 ist ein Graph, der den durchschnittlichen Schichtwiderstand getrockneter Filme sowie Abweichungen davon zeigt, wobei die Filme durch Auftragen und Trocknen einer Dispersion erhalten werden, die kein Bindemittel enthält, einer Dispersion, die 0,07% Gew. Bindemittel enthält, einer Dispersion, die 0,15% Gew. Bindemittel enthält und einer Dispersion, die 0,3% Gew. Bindemittel enthält.
2 ist ein Graph, der Ergebnisse zeigt, die durch Messen eines durchschnittlichen Schichtwiderstands nach Strahlen eines ersten Lichts (UV-Strahlen gemäß 2) und durch Messen eines durchschnittlichen Schichtwiderstands nach Strahlen eines zweiten Lichts (IPL-Strahlen gemäß 2) auf Grundlage eines durchschnittlichen Schichtwiderstands (100%) (kein Strahlen gemäß 2) nach Strahlen einer Nahinfrarotlampe in Beispiel 1 erhalten wurden.
3 ist ein Graph, der Ergebnisse zeigt, die durch Messen eines durchschnittlichen Schichtwiderstands nach Strahlen eines ersten Lichts und durch Messen eines durchschnittlichen Schichtwiderstands nach Strahlen eines zweiten Lichts auf Grundlage eines durchschnittlichen Schichtwiderstands (100%) (keine Strahlung gemäß 2) nach Strahlen einer Nahinfrarotlampe in Beispiel 2 erhalten wurden.
4 ist ein Graph, der ein Biegeversuchsergebnis (repräsentiert durch ein Quadrat in 4) eines Films zeigt, der allein durch Durchführen von Trocknen und Strahlen des ersten Lichts in Beispiel 2 erhalten wurde, und zeigt ein Biegeversuchsergebnis (repräsentiert durch einen Kreis in 4) eines durchsichtigen elektrisch leitenden durch Beispiel 2 hergestellten Films.
5 ist ein Graph, der die Lichtdurchlässigkeit des Films zeigt, der allein durch Durchführen von Trocken und Strahlen des ersten Lichts in Beispiels 2 erhalten wurde und, und zeigt Lichtdurchlässigkeit des durchsichtigen elektrisch leitenden durch Beispiel 2 hergestellten Films.
6 ist eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme von in Vergleichsbeispielen hergestellten Silbernanodrähten.
[Beste Ausführungsart]
Im Folgenden wird ein Herstellungsverfahren für einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film und ein durchsichtiger elektrisch leitender Film gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Vorliegend haben technische Begriffe und wissenschaftliche Begriffe, die in der Beschreibung verwendet werden, die allgemeine Bedeutung, welche ihnen von dem zuständigen Fachmann zugeschrieben wird, außer es wird anderweitig definiert, und eine Beschreibung der bekannten Funktion und Konfiguration, welche das Wesentliche der vorliegenden Erfindung unnötigerweise undeutlich machen kann wird in der folgenden Beschreibung und den Figuren vermieden.
Während der Durchführung von Forschung zum Ersetzen einer aus dem Stand der Technik bekannten transparenten Elektrode, die eine Indiumzinnoxid (IZO) Elektrode repräsentiert, durch ein elektrisch leitendes Nanodrahtnetzwerk, hat der Anmelder festgestellt, dass zum Zwecke des gewerblichen Nutzens des elektrisch leitenden Nanodrahtnetzwerks als transparente Elektrode zunächst Bedarf dahingehend besteht, eine Technologie zu entwickeln, die es erlaubt ein elektrisch leitendes Nanodrahtnetzwerk herzustellen, das auch in größeren Flächen einen gleichförmigen Schichtwiderstand aufweist. Basierend auf dem oben beschriebenen technischen Beweggrund hat der Anmelder weitere Studium während einer langen Zeitdauer durchgeführt, um ein elektrisch leitendes Nanodrahtnetzwerk herzustellen, das in der Lage ist, einfach und schnell auf einem flexiblen Substrat hergestellt zu werden, das hitzeempfindlich ist, während es ist einen gleichförmigen Schichtwiderstand aufweist und in der Lage ist, eine hervorragende Bindungskraft mit dem Substrat aufzuweisen, um stabile elektrische Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, obwohl das elektrisch leitende Nanodrahtnetzwerk widerholt und stark gebogen wird.
Währen der oben beschriebenen Studien bemerkte der Anmelder, dass zur günstigen Massenherstellung eines elektrisch leitenden Nanodrahtnetzwerks auf einem flexiblen hitzeempfindlichen Substrat in einer kurzen Zeitdauer und unter Vermeidung von Beschädigungen des Substrats Lichtsintern bevorzugt ist, und zum Zwecke eines gleichförmigen Schichtwiderstands in einer großen Fläche im Wesentlichen gleichförmigen Dispersion von elektrisch leitenden Nanodrähten auf das Substrat durch ein Bindemittel induziert werden sollt.
Jedoch wurde erkannt, dass im Falle der Dispersion und Bindung der elektrisch leitenden Nanodrähte auf das Substrat mittels Bindemittel es fast unmöglich ist ein Lichtsinterverfahren durchzuführen, in welchem Nanodrähte nicht beschädigt werden sondern Kontaktbereiche zwischen Nanodrähten teilweise geschmolzen und miteinander durch aus dem Stand der Technik bekannte Technologien wie beispielsweise eine Xenon-Lampe nutzende Lichtsinter-Technologien verbunden werden, und es ist auch unmöglich die gewünschte Gleichförmigkeit des Schichtwiderstands sicherzustellen, sodass das Bindemittel notwendigerweise vor dem Lichtsintern vorentfernt werden sollte. Als Ergebnis weiterer oben beschriebener Studien hat der Anmelder herausgefunden, dass im Falle des Vorentfernens des gesamten Bindemittels (Vorentfernen bedeutet das Entfernen des Bindemittels vor dem Lichtsinterschritt) durch Plasma oder ähnliches, Verbindungen zwischen Nanodrähten durch Hitzebelastung und Deformation eher verringert werden, wobei Hitzebelastung und Deformation erzeugt werden, wenn die Kontaktbereiche zwischen den Nanodrähten geschmolzen und miteinander verbunden werden, und die Bindungsstärke mit dem Substrat auch verringert wurde, aber ein elektrisch leitendes Nanodrahtnetzwerk mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit und gewünschter Gleichförmigkeit des Schichtwiderstand und hervorragender Bindungsstärke mit dem Substrat ohne Beschädigung eines Substrats sogar auf einem signifikant hitzeempfindlichen Substrat durch sequentielles Entfernen des Bindemittels durch mehrstufige Lichtbestrahlung, vorzugsweise mehrstufige Lichtbestrahlung unter Verwendung von zusammengesetztem Licht hergestellt werden kann, wodurch die vorliegende Erfindung ausgeführt wird.
Ein Herstellungsverfahren für einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film gemäß der folgenden Erfindung umfasst:

a) einen Beschichtungsschritt des Auftragens einer elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltend elektrisch leitende Nanodrähte mit optischer Aktivität und ein organisches Bindemittel auf ein Substrat;
b) einen ersten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines ersten Lichts umfassend ein erstes ultraviolettes (UV) Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte; und
c) einen zweiten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines zweiten Lichts umfassend ein pulsartiges erstes weißes Licht auf die mittels des ersten UV-Lichts bestrahlten elektrisch leitenden Nanodrähte.

Das bedeutet, dass im Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Lichtbestrahlung in einem Mehrstufenvorgang durchgeführt wird und Mehrstufenlichtbestrahlung die erste Lichtbestrahlung im Schritt b) und die zweite Lichtbestrahlung im Schritt c) die sequentiell ausgeführt werden umfasst. Im Einzelnen umfasst die Mehrstufenlichtbestrahlung einen Vorentfernungsschritt des Strahlens des ersten Lichts umfassend das erste UV-Licht zum Entfernen des organischen Bindemittels, welches wenigstens in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten besteht (inklusive Überschneidungsbereiche zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten), und einen Schmelzschritt des Strahlens des zweiten Lichts umfassend das erste weiße Licht zum Schmelzen und Aneinanderbinden der Kontaktbereiche zwischen den einzelnen elektrisch leitenden Nanodrähten. In diesem Fall kann eine Ruheperiode zwischen der ersten Lichtstrahlung und der zweiten Lichtstrahlung bestehen, wenn die erste Lichtstrahlung und die zweite Lichtstrahlung unabhängig und sequenziell durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben umfasst, im Herstellungsverfahren nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das erste gestrahlte Licht zur Zeit des ersten Strahlens des ersten Lichts das erste ultraviolette (UV) Licht und das zum gemeinsam mit den elektrisch leitenden Nanodrähten auf das Substrat zu beschichtende, in der elektrisch leitende Nanodrähte enthaltenden Dispersion enthaltende organische Bindemittel kann durch das erste UV-Licht entfernt werden. Im Einzelnen kann das wenigstens in Kontaktbereichen zwischen elektrisch leitenden Nanodrähten existierende Bindemittel teilweise oder vollständig durch das erste Licht zersetzt und entfernt werden.
Erstes UV-Licht bedeutet ein Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 10 nm bis 400 nm und bekannterweise werden UV-Strahlen auch als chemische Strahlen bezeichnet, da UV-Strahlen signifikant starke chemische Aktivitäten verursachen. Das erste UV-Licht kann UV-A-Licht in einem Wellenlängenband von 320 bis 400 nm, ein UV-B-Licht in einem Wellenlängenband von 280–320 nm, ein UV-C-Licht in einem Wellenlängenband von 100 bis 280 nm oder eine Kombination davon umfassen. In diesem Fall kann das erste UV-Licht das UV-C umfassen, welches effektiver im Zersetzen eines organischen Materials ist. Daher können alle in der vorliegenden Erfindung gestrahlten Lichter kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeit ausgestrahlte kontinuierliche Lichter sein, außer ein Strahlungstyp von auszustrahlendem Licht wie gepulstes Licht ist speziell beschrieben. Beispielsweise kann das erste UV-Licht kontinuierlich gestrahlt werden, da ein Strahlungstyp des ersten UV-Lichts nicht besonders beschränkt ist.
Wie oben beschrieben, kann im Fall, in welchem das organische Bindemittel, das gemeinsam mit den elektrisch leitenden Nanodrähten auf das Substrat aufgetragen ist, vollständig durch das erste Licht zersetzt und entfernt werden, zum Zeitpunkt des Schmelzens der elektrisch leitenden Nanodrähte durch das zweite Licht kann die Bindungsstärke mit dem Substrat durch Verwindung der elektrisch leitenden Nanodrähte herabgesetzt werden und Schichtwiderstand des Netzwerks elektrisch leitender Nanodrähte kann heraufgesetzt werden. Um diesem Problem vorzubeugen, wird das in den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten bestehende Bindemittel selektiv durch das erste Licht vorzugsweise entfernt. In diesem Fall bedeutet das selektive Entfernen des in den Kontaktbereichen bestehenden Bindemittels, dass das organische Bindemittel auf dem Substrat sogar nach Strahlen des ersten Lichts bestehen kann und es bedeutet weiterhin einen Zustand, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte mit dem Substrat durch das organische Bindemittel in Bereichen außer der Kontaktbereiche verbunden sind.
Selektives Entfernen des organischen Bindemittels, welches in den Kontaktbereichen existiert, kann durch Strahlen des ersten UV-Lichts ausgeführt werden, sodass das organische Bindemittel nicht durch das erste Licht selbst, insbesondere das erste im ersten Licht enthaltene UV-Licht selbst entfernt werden kann, sondern nur wenn die Erzeugung von Oberflächenplasmon oder optischen Aktivitäten der elektrisch leitenden Nanodrähte mit fotokatalytischer Aktivität mit dem ersten UV-Licht kombiniert werden, entfernt werden kann.
Das heißt, dass die elektrisch leitenden Nanodrähte mit optischen Aktivitäten elektrisch leitende Nanodrähte bedeuten können auf deren Oberflächenplasmen erzeugt ist und/oder elektrisch leitende Nanodrähte bedeuten können, die fotokatalytische Aktivitäten haben, und die optischen Aktivitäten, die durch diese elektrisch leitenden Nanodrähte bereitgestellt sind, werden so mit dem ersten UV-Licht kombiniert, dass das in den Kontaktbereichen positionierte organische Bindungsmittel selektiv entfernt werden kann.
Hierbei bedeutet, wie dies vom Gebiet der Plamonik bekannt ist, dass das Oberflächenplasmon ein Phänomen ist, bei dem Plasmon, kollektive Bewegung freier Elektronen eines Metalls, intensiv an einer Oberfläche einer Metallstruktur durch Wechselwirkungen zwischen einem Metall, entsprechend einer Struktur mit Nanodimensionen, und Licht, gebildet wird. Als die elektrisch leitenden Nanodrähte, an denen das Oberflächenplasmon erzeugt wird, können beliebige Metallnanodrähte verwendet werden, von denen bekannt ist, dass sie Oberflächenplasmon erzeugen. Als spezifisches Beispiel für elektrisch leitende Nanodrähte mit Oberflächenplasmon können Nanodrähte aus einer Auswahl aus ein oder zwei oder mehr der Materialien Gold, Silber, Kupfer, Lithium, Aluminium und einer Legierung daraus ausgewählt werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt.
Die fotokatalytische Aktivität kann eine Aktivität des Empfangens von Fotoenergie zum Fördern einer chemischen Reaktion bedeuten. Hier kann die chemische Reaktion eine Zersetzungsreaktion eines organischen Materials sein und die fotokatalytische Aktivität kann eine fotokatalytische Aktivität zum Zersetzen des organischen Materials bedeuten. Die elektrisch leitenden Nanodrähte mit der fotokatalytischen Aktivität können ein Elektron oder einen gesamten Transportpfad bereitstellen und Nanodrähte jedweden Materials, von denen bekannt ist, dass sie eine chemische Reaktion durch Licht fördert, können verwendet werden. Spezifische Beispiele der elektrisch leitenden Nanodrähte, welche den Elektronentransportpfad bereitstellen und die fotokatalytische Aktivität haben, können Nanodrähte aus einem oder mehreren Metalloxiden umfassen, ausgewählt aus Titanoxid, Zinkoxid Zinnoxid und ähnliche und spezifische Beispiele der elektrisch leitenden Nanodrähte aus Metall und mit der fotokatalytischen Aktivität können Nanodrähte aus Edelmetallen umfassend Gold, Silber, Platin und ähnliche, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Weiterhin können elektrisch leitende Nanodrähte mit Oberflächenplasmon so ausgelegt werden, dass sie sowohl das Oberflächenplasmon als auch die fotokatalytische Aktivität aufweisen, was mit einem bekannten Fakt übereinstimmt, dass ein anisotropes Material mit Oberflächenplasmon eine fotokatalytische Aktivität hat.
Um zu erlauben, dass das organische Bindemittel nicht von dem ersten Licht selbst, insbesondere dem ersten im ersten Licht enthaltenen UV-Licht selbst entfernt wird, sondern von dem ersten Licht nur in Gegenwart der optischen Aktivität entfernt wird, welche von den elektrische leitenden Nanodrähten bereitgestellt wird, kann eine Intensität des ersten UV-Lichts zur Zeit des Strahlens des ersten Lichts die folgende Korrelationsgleichung 1 erfüllen.
(Korrelationsgleichung 1)

I_IR(exp) < I_1R(0)

In Korrelationsgleichung 1 ist I_IR(exp) eine Intensität des ersten UV-Lichts zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten Lichts, und I_IR(0) ist eine maximale Intensität, wenn eine Gewichtsabnahmerate nach Korrelationsgleichung 2 1% oder weniger zum Zeitpunkt ist, an dem das erste UV-Licht eine Minute lang auf einen Film des organischen Bindemittels gestrahlt wurde. Vorliegend kann als Film des organischen Bindemittels jeder Film verwendet werden, so lang er eine Dicke aufweist, die geeignet zur Messung der Gewichtsabnahmerate ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Film ein Film mit einer Dicke von 100 bis 800 nm sein.
(Korrelationsgleichung 2)

(M₀ – M₁)/M₀·100

In Korrelationsgleichung 2 ist M₁ ein Gewicht des Films des organischen Bindemittels wie in Korrelationsgleichung 1 definiert, nach Strahlen des ersten UV-Lichts, und M₀ ist ein Gewicht des Films des organischen Bindemittels wie in Korrelationsgleichung 1 definiert, vor Strahlen des ersten UV-Lichts.
Das heißt, dass es wie in Korrelationsgleichungen 1 und 2 gezeigt bevorzugt ist, dass das erste UV-Licht mit einer Intensität gestrahlt wird, bei welcher das organische Bindemittel im Wesentlichen kaum durch alleiniges Strahlen des ersten UV-Lichts für eine Minute zersetzt und entfernt wird (die Gewichtsabnahmerate gemäß Korrelationsgleichung 2 ist 1% oder weniger), wenn das organische Bindemittel, welches in der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthalten ist, nicht mit den elektrisch leitenden Nanodrähten vermischt ist, sondern den Film des reinen organischen Bindemittels bildet. Die Intensität, welche die Korrelationsgleichung 1 zu einem gewissen Grad erfüllt kann in Abhängigkeit von der Art des organischen Bindemittels bestimmt werden.
Jedoch kann das organische Bindemittel wie unten beschrieben selektiv aufgrund der Intensität des ersten UV-Lichts wie oben beschrieben entfernt werden und insbesondere im Falle der Herstellung des durchsichtigen elektrisch leitenden Films auf thermisch oder chemisch empfindlichen Substraten ist es möglich im Grunde zu verhindern, dass das Substrat durch US-Licht beschädigt wird.
Vorzugsweise wird das organische Bindemittel, welches in den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten existiert, insbesondere das organische Bindemittel an einem Kontaktpunkt zwischen einem elektrisch leitenden Nanodraht und einem anderen elektrisch leitenden Nanodraht, die den Kontaktpunkt bilden, vollständig entfernt, wie dies durch Strahlen des ersten Lichts umfassend das erste UV-Licht möglich ist.
Da es unmöglich ist, Schattenwurf durch die Nanodrähte zu ignorieren, kann es jedoch schwierig sein, dass organische Bindemittel vollständig zu entfernen, das zwischen zwei Nanodrähten eingefügt und positioniert ist. In dem Fall, in dem eine Strahlungszeit des ersten UV-Lichts übermäßig verlängert ist um das organische Bindemittel in dem Kontaktbereichen vollständig zu entfernen, kann die Produktivität herabgesetzt werden und es kann ein Risiko bestehen, dass das Substrat durch die Fotoenergie, welche im Laufe der Zeit akkumuliert wird, beschädigt wird. Bei Berücksichtigung der erheblichen Produktivität eines kontinuierlichen Prozesses umfassend einen Rolle-zu-Rolle-Prozess ist es nicht bevorzugt, dass die Strahlungszeit des ersten UV-Lichts über mehreren Minuten liegt.
Um das organische Bindemittel in den Kontaktbereichen daher mittels des ersten UV-Lichts und der optischen Aktivität der elektrisch leitenden Nanodrähte zu entfernen, um das organische Bindemittel, welches in den Kontaktbereichen positioniert ist jedoch besser währen des Strahlens des ersten UV-Lichts während einer kurzen Zeit zu entfernen, kann das erste Licht weiterhin zusätzlich zum ersten UV-Licht ein pulsartiges zweites weißes Licht umfassen.
Das heißt, dass das erste Licht ferner das pulsartige zweite Licht zusätzlich zum ersten UV-Licht in dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen kann.
Das pulsartige zweite weiße Licht kann dazu dienen, Zersetzung des organischen Bindemittels durch das erste UV-Licht weiter zu fördern. Allgemein ist bekannt, dass zum geeigneten Ausfüllen der Rolle eines Bindemittels ein polymeres organisches Material mit großem molekularem Gewicht geeigneter für das Bindemittel ist als ein monomeres organisches Material. Das polymere organische Material hat wie oben beschrieben signifikant breite physikalische Eigenschaften im Vergleich zu einem Monomer und kann aufgrund der speziellen Eigenschaften eines Polymers verglichen mit dem Monomer nur langsam zersetzt werden.
Im Falle des sofortigen mehrfachen Bereitstellens starker Energie durch das pulsartige zweite weiße Licht während das organische Bindemittel durch das erste UV-Licht in Gegenwart der optischen Aktivität, welche durch die elektrisch leitenden Nanodrähte bereitgestellt wird, zersetzt wird, ist es möglich, die Zersetzungsrate signifikant zu verbessern, obwohl das organische Bindemittel ein polymeres organisches Bindemittel ist.
Insbesondere in dem Fall, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte Metallnanodrähte sind, an denen Oberflächenplasmon erzeugt wird, kann das organische Bindemittel in dem Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten besser durch Hotspots entfernt werden, welche die Kontaktbereiche zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten sind, wenn das pulsartige zweite weiße Licht gleichzeitig mit den Stahlen des ersten Lichts umfassen das erste UV-Licht gestrahlt wird, und es ist möglich, organisches Bindemittel in anderen Bereichen als den Kontaktbereichen davor zu bewahren, beschädigt (zersetzt) zu werden. In diesem Fall bedeutet der Hotspot, wie dies aus dem Gebiet der Plasmonik bekannt ist, einen Bereich, in welchem ein signifikant starkes lokales magnetisches Feld gebildet wird und bedeutet einen Kontaktpunkt, eine Nanospalte oder ähnliches, zwischen Nanostrukturen des Metalls, auf welchem Oberflächenplasmon erzeugt ist.
Das zweite weiße Licht kann ein Licht umfassend sichtbares Licht umfassend rotes, grünes, blaues Licht und ein Licht mit einem kontinuierlichen Wellenlängenband von wenigstens 430 nm–600 nm, insbesondere von wenigstens 400 nm bis 800 nm und weiter insbesondere von wenigstens 350 bis 950 nm bedeuten. Eine zweite weiße Lichtquelle kann beispielsweise eine Xenonlampe sein, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch Lichtquellen des weißen Lichts beschränkt.
In dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das zweite weiße Licht auf sichtbarem Licht beruhen, insbesondere kann das Licht ein Wellenlängenband von wenigstens 430 nm bis 600 nm, insbesondere von wenigstens 400 nm bis 800 Nm und weiter insbesondere von wenigstens 350 nm bis 950 nm haben und ein Licht mit einer Wellenlänge (im Folgenden eine Nanodraht-Absorptionswellenlänge) haben, die einer Absorptionsspitze der elektrisch leitenden Nanodrähte im ultraviolett-sichtbaren Spektrum der elektrisch leitenden Nanodrähte entspricht. Insbesondere in dem Fall in welchem die Nanodrahtabsorptionswellenlänge in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, insbesondere in einem Bereich von 430 nm bis 600 nm, weiter insbesondere von 400 nm bis 800 nm und weiter insbesondere von 350 nm bis 950 nm ist, kann das zweite weiße Licht Licht sein, welches von einer weißen Lichtquelle gebildet wird, welche Licht erzeugt, das die Nanodraht-Absorptionswellenlänge hat, jedoch kann in dem Fall in welchen die Nanodrahtabsorptionswellenlänge unterschiedlich von der Wellenlänge des oben genannten weißen Lichts ist, das zweite weiße Licht ein durch eine Kombination der weißen Lichtquelle mit einer anderen Lichtquelle gebildetes Licht sein, wobei die andere Lichtquelle ein Licht mit der Nanodraht-Absorptionswellenlänge erzeugt.
Das pulsartige zweite weiße Licht zur Förderung der Zersetzung des organischen Bindemittels, welches in dem Kontaktbereichen besteht, kann zum effektiveren und selektiven Entfernen des organischen Bindemittels in dem Kontaktbereichen die folgende Korrelationsgleichung 3 erfüllen.
(Korrelationsgleichung 3)

I_IPL2(exp) < I_IPL2(0)

In Korrelationsgleichung 3 ist I_IPL2(exp) eine Intensität des zweiten weißen Lichts zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten Lichts und I_IPL2(0) ist eine minimale Intensität, wenn Schmelzen in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt der Anwendung eines einzelnen Pulses des zweiten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms und einem Referenzsubstrat erzeugt wird, das durch Auftragen und Trocknen einer Referenzdispersion gebildet wird, welche die selbe ist wie die elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion, außer dass sie nicht das organische Bindemittel enthält. Im Einzelnen ist I_IPL2(0) die minimale Intensität, wenn Schmelzen in den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, in dem ein einzelner Puls des zweiten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms auf das Referenzsubstrat angewandt wird, das durch Auftragen und Trocknen einer Referenzdispersion aus elektrisch leitenden Nanodrähten und einem Dispersionsmedium besteht.
Das heißt, dass bevorzugt wird, dass nachdem das organische Bindemittel, das in den Kontaktbereichen besteht, zersetzt und durch das erste Licht entfernt wird, Schmelzen in den Kontaktbereichen durch das zweite Licht als unabhängiger Schritt vom Zersetzen des organischen Bindemittels erzeugt wird. Daher wird bevorzugter Weise das pulsartige zweite weiße Licht, welches vom ersten Licht umfasst ist, mit einer Intensität gestrahlt, bei welcher die Zersetzung des organischen Bindemittels gefördert wird aber partielles Schmelzen der elektrisch leitenden Nanodrähte nicht in den Kontaktbereichen der elektrisch leitenden Nanodrähte erzeugt wird, wie in Korrelationsgleichung 3 gezeigt.
Vorzugsweise ist das Strahlen des zweiten weißen Lichts Multi-Puls-Strahlen. Der Grund ist, dass ein Puls des zweiten weißen Lichts, welches die Korrelationsgleichung 3 erfüllt, zwei Mal oder mehr in einem vorbestimmten Intervall gestrahlt wird, so dass das organische Bindemittel schneller zersetzt und entfernt werden kann als im Vergleich mit einer Einzelpulsbestrahlung. Multi-Puls-Bestrahlung bedeutet, dass die Anzahl der gestrahlten Pulse 2 oder größer ist, insbesondere 2 bis 50 und weiter insbesondere 2 bis 20 ist, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch die Anzahl der Pulse des zweiten weißen Lichts eingeschränkt ist. Das heißt, dass die Anzahl der Pulse des zweiten weißen zu strahlenden Lichts geeignet in Abhängigkeit des Materials des organischen Bindemittels eingestellt werden kann.
Wie oben beschrieben kann das erste Licht das pulsartige zweite weiße Licht zusätzlich zu dem ersten UV-Licht umfassen. Zur Zeit des Strahlens des ersten Lichts wird das erste UV-Licht kontinuierlich gestrahlt und das pulsartige zweite weiße Licht kann gleichzeitig oder während des Strahlens des ersten UV-Lichts oder direkt vor dem Beenden des Strahlens des ersten UV-Lichts ausgestrahlt werden. In diesem Fall, wenn eine gesamte Strahlungszeit des ersten UV-Lichts tuv1 ist, basierend auf einem Zeitpunkt, zu welchem das Ausstrahlen des ersten UV-Lichts initiiert wird, kann ein Zeitpunkt, zu welchem das pulsartige zweite weiße Licht gestrahlt wird derselbe sein, wie derjenige, in welchem das erste UV-Licht gestrahlt wird oder kann innerhalb von 0,9 t_uv1 sein.
In dem Fall des Strahlens des ersten Lichts umfassend das pulsartige zweite weiße Licht zusätzlich zum ersten UV-Licht, kann eine Strahlungszeit des ersten UV-Lichts signifikant auf 1 bis 100 Sekunden herabgesetzt werden, insbesondere auf 1 bis 60 Sekunden und weiter insbesondere auf 1 bis 20 Sekunden (t_uv1) herabgesetzt werden und das organische Bindemittel in den Kontaktbereichen kann besser entfernt werden.
Nach Durchführen des ersten Lichtbestrahlungsschritts des Strahlens des ersten Lichts umfassend das erste UV-Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte kann der zweite Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens des zweiten Lichts umfassend das pulsartige erste weiße Licht auf die elektrisch leitenden Nanodrähte auf dem Substrat durchgeführt werden.
Die Kontaktbereiche zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten werden geschmolzen und miteinander durch den zweiten Lichtbestrahlungsschritt verbunden, sodass die elektrisch leitende Nanodrähte physisch integral miteinander verbunden werden können.
Das erste weiße Licht kann Licht umfassend sichtbares Licht umfassend rotes, grünes und blaues Licht bedeuten, unabhängig von dem oben genannten zweiten weißen Licht und kann Licht mit einem kontinuierlichen Wellenlängenband von wenigstens 430 nm bis 600 nm, insbesondere von wenigstens 400 nm bis 800 nm und weiter insbesondere von wenigstens 350 nm bis 950 nm bedeuten. Beispielsweise kann eine Lichtquelle des ersten weißen Lichts eine Xenonlampe sein, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch die Lichtquelle des weißen Lichts eingeschränkt ist.
Weiterhin kann das erste weiße Licht Licht mit einer Wellenlänge (eine Nanodraht-Absorptionswellenlänge) umfassen, welche der Absorptionsspitze der elektrisch leitenden Nanodrähte im ultraviolett-sichtbaren Spektrum der elektrisch leitenden Nanodrähte, gleich oder ähnlich zum oben beschriebenen zweiten weißen Licht, entspricht.
Das erste weiße, die Bindung (Verschmelzen) durch teilweises Schmelzen in den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten verursachende Licht kann die folgende Korrelationsgleichung 4 erfüllen.
(Korrelationsgleichung 4)

I_IPL1(0) ≤ I_IPL1(exp) < I_IPL1(c)

In Korrelationsgleichung 4 ist I_IPL1(exp) eine Intensität des ersten weißen Lichts zur Zeit des Strahlens des zweiten Lichts, I_IPL1(0) ist eine minimale Intensität, wenn Verschmelzen in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt der Anwendung eines einzelnen Pulses des ersten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms mit einem Referenzsubstrat erzeugt wird, wobei das Referenzsubstrat durch Beschichten Auftragen und Trocknen einer Referenzdispersion gebildet wird, die dieselbe elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion ist, außer dass sie nicht das organische Bindemittel enthält, und I_IPL1(c) ist eine minimale Intensität wenn ein elektrisch leitender Nanodraht in zwei oder mehr Nanostrukturen durch teilweises Schmelzen in Richtung einer Hauptachse des elektrisch leitenden Nanodrahtes zu einem Zeitpunkt geschnitten wird, in dem der einzelne Puls des ersten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms auf das Referenzsubstrat angewandt wird. Im Einzelnen ist I_IPL1(0) eine minimale Intensität, wenn Schmelzen in den Kontaktbereichen zwischen dem elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt der Anwendung des einzelnen Pulses des ersten weißen Lichts mit Pulsweite von 10 ms mit dem Referenzsubstrat erzeugt wird, das durch Auftragen und Trocknen der Referenzdispersion bestehend aus den elektrisch leitenden Nanodrähten und einem Dispersionsmedium gebildet wird, und I_IPL1(c) ist eine minimale Intensität wenn ein elektrisch leitender Nanodraht in zwei oder mehr Nanostrukturen durch teilweises Schmelzen in Richtung der Hauptachse des elektrisch leitenden Drahtes zum Zeitpunkt der Anwendung des einzelnen Pulses des ersten weißen Lichts mit der Pulsweite von 10 ms auf das Referenzsubstrat geschnitten wird, das durch Auftragen und Trocknen der Referenzdispersion bestehend aus elektrisch leitenden Nanodrähten und dem Dispersionsmedium gebildet wird.
Das heißt, dass wie oben durch Korrelationsgleichung 4 beschrieben das erste weiße Licht mit einer Intensität ausgestrahlt werden kann, bei welcher Schmelze der Kontaktbereiche durch Einzelpulsbestrahlung erzeugt werden kann, aber Beschädigungen wie ungewolltes Schmelzen der elektrisch leitenden Nanodrähte und ähnliches nicht in anderen Bereichen als den Kontaktbereichen erzeugt werden.
Eine Bedingung der Korrelationsgleichung 4 kann dieselbe oder eine ähnliche sein, wie eine Bedingung eines bereits bestehenden Verfahrens gemäß dem Stand der Technik zum Schmelzen elektrisch leitender Nanodrähte durch Lichtsintern nach dem Dispergieren der elektrisch leitenden Nanodrähte in dem Dispersionsmedium ohne Anpassung des organischen Bindemittels. Jedoch kann, wie oben beschrieben, im Fall des Anpassens des organischen Bindemittels für gleichförmige und homogene Dispersion und gleichförmigen und homogenen Kontakt der elektrisch leitenden Nanodrähte, Lichtsintern nicht in einen Bereich ausgeführt werden, in welchem die Bedingung der Korrelationsgleichung 4 erfüllt ist, wenn Lichtsintern ohne Vorentfernen des organischen Bindemittels wenigstens in den Kontaktbereichen ausgeführt wird. Das heißt, in dem Fall des Ausführens von Lichtsintern durch Ausstrahlen eines pulsartigen weißen Lichts gemäß dem Stand der Technik statt dem Ausführen von mehrstufiger Lichtbestrahlung des ersten UV-Lichts und des ersten weißen Lichts der vorliegenden Erfindung nach Auftragen und Trocknen der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltend das organische Bindemittel und die elektrisch leitenden Nanodrähte, werden die elektrisch leitenden Nanodrähte selbst teilweise durch Einstellen der Intensität, der Pulsweite, der Anzahl der Pulse, eines Pulsintervalls oder ähnlichem, des weißen Lichts geschmolzen oder verformt und beschädigt aber das gewünschte elektrisch leitende Nanodrahtnetzwerk wird nicht hergestellt.
Das heißt, dass die Bedingung der Korrelationsgleichung 4, welche oben beschrieben ist, eine verfügbare Bedingung in einer Konfiguration der Mehrstufenausstrahlung des ersten UV-Lichts und des ersten weißen Lichts in Fall der Verwendung der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion mit dem organischen Bindemittel und dem elektrisch leitenden Nanodrähten ist.
Wie oben beschrieben kann Schmelzen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten in der die Korrelationsgleichung 4 erfüllenden Bedingung durchgeführt werden, da die Kontaktbereiche durch das pulsartige erste weiße Licht nach Vorentfernen des in den Kontaktbereichen vorliegenden organischen Bindemittels durch Ausstrahlen des ersten Lichts verschmolzen sind. Weiterhin kann der einzelne Puls des ersten weißen Lichts ausgestrahlt werden und obwohl der einzelne Puls des ersten weißen Lichts ausgestrahlt werden die Kontaktbereiche sogar in großen Flächen homogen verschmolzen werden, da die Kontaktbereiche mittels des pulsartigen ersten weißen Lichts nach Vorentfernen des in den Kontaktbereichen vorliegenden organischen Bindemittels durch Licht verschmolzen sind.
Wenn der einzelne Puls des pulsartigen ersten weißen Lichts, das die Korrelationsgleichung 4 erfüllt, gestrahlt wird, wird eine Pulsweite in einem Bereich bestimmt, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte stabil verschmolzen werden können und das Substrat nicht beschädigt wird. Als spezifisches Beispiel kann die Pulsweite 5 bis 15 ms betragen, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch die Pulsweite des ersten weißen Lichts beschränkt ist.
Wenn das pulsartige erste weiße Licht, welches die Korrelationsgleichung 4 erfüllt, gestrahlt wird, können die Kontaktbereiche zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten unverzüglich auf eine signifikant hohe Temperatur erhitzt werden und Schmelzen der elektrisch leitende Nanodrähte kann erzeugt werden. Wenn das zweite Licht gestrahlt wird, können die elektrisch leitenden Nanodrähte in einem Zustand sein, in welchem sie durch das organische Bindemittel, welches nach Strahlen des ersten Lichts in anderen Bereichen außer den Kontaktbereichen verbleibt physisch an das Substrat fixiert werden. Das zweite Licht wird in dem Zustand ausgestrahlt, in welchem diese elektrisch leitenden Nanodrähte physisch fixiert sind, wodurch es ermöglicht wird zu verhindern, dass die Bindungsstärke zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten und dem Substrat aufgrund von Verzug oder Verwindung der elektrisch leitenden Nanodrähte, welche aufgrund von partiell nicht gleichförmigen erzeugten Hitzebelastungen erzeugt werden können (Verformung) beschädigt wird (dass die elektrisch leitenden Nanodrähte delaminiert werden).
In dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das zweite Licht weiterhin ein zweites UV-Licht zusätzlich zu dem pulsartigen ersten weißen Licht umfassen.
Vorzugsweise wird das zweite UV-Licht, welches kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeit gestrahlt wird, auf die elektrisch leitenden Nanodrähte wenigstens zeitgleich mit dem Strahlen des ersten weißen Lichts oder vor dem Strahlen des ersten weißen Lichts gestrahlt. Das heißt, dass das pulsartige erste weiße Licht während des Strahlens des zweiten UV-Lichts gestrahlt werden kann. Verschmelzen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten kann durch gleichzeitiges Strahlens des ersten weißen Lichts und des zweiten UV-Lichts erzeugt werden und das organische Bindemittel, das in der Lage ist sogar nach der ersten Lichtbestrahlung auf dem Substrat (umfassend die elektrisch leitenden Nanodrähte) zu verbleiben, wird zersetzt und entfernt, wodurch es ermöglicht wird, die Durchsichtigkeit des elektrisch leitenden Films zu verbessern.
Weiterhin wird das zweite Licht umfassend das zweite UV-Licht und das erste weiße Licht gestrahlt, sodass sogar im Falle des Strahlens des einzelnen Pulses des ersten weißen Lichts mit geringer Intensität verschmelzen in den Kontaktbereichen stabil und reproduzierbar erzeugt werden kann.
Zusätzlich werden das zweite Licht umfassend das zweite UV-Licht und das erste weiße Licht gestrahlt, sodass Bindungsstärke zwischen einem physisch integrierten elektrisch leitenden Nanodrahtnetzwerk und dem Substrat verbessert werden kann. Da Hitze, welche in den Kontaktbereichen zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten weißen Lichts, welches gemeinsam mit dem zweiten UV-Licht gestrahlt wird, durch die elektrisch leitenden Nanodrähte übertragen wird, können das elektrisch leitende Nanodrahtnetzwerk und das Substrat wie oben aneinander gebunden werden.
Wie oben beschrieben kann in dem zweiten Lichtbestrahlungsschritt das erste weiße Licht gleichzeitig mit oder währen des Strahlens des zweitens UV-Lichts oder direkt vor dem Beenden des Strahlens des zweiten UV-Lichts gestrahlt werden.
Im Einzelnen kann im zweiten Lichtbestrahlungsschritt die folgende Korrelationsgleichung 5 erfüllt werden.
(Korrelationsgleichung 5)

0,5 × t_UV2 ≤ t_P1 < t_UV2

In Korrelationsgleichung 5 ist t_UV2 eine Gesamtstrahlungszeit (Sekunden) des zweiten UV-Lichts, t_P1 ist ein Zeitpunkt, an welchem das Strahlen des ersten weißen Lichts initiiert wird, basierend auf einem Zeitpunkt, an welchem Strahlung des zweiten UV-Lichts gestrahlt wird. Vorliegend bedeutet in Korrelationsgleichung 5 der Ausdruck „< t_UV2” eine Bedingung zum Erlauben des Strahlens des ersten weißen Lichts zu einem Zeitpunkt, in welchem Strahlen des zweiten UV-Lichts beendet wird (das heißt, direkt bevor das Strahlen beendet wird). Das heißt, dass das erste weiße Licht gestrahlt werden kann, nachdem das zweite weiße UV-Licht für wenigstens 0,5·t_UV2 gestrahlt wurde.
Eine Strahlungsbedingung, die die Korrelationsgleichung 5 erfüllt, ist eine Bedingung, die in der Lage ist, die Durchsichtigkeit des elektrisch leitenden Films durch Entfernen des organischen Bindemittels zusätzlich zum Schmelzen durch das erste weiße Licht zu verbessern und die in der Lage ist, Bindungsstärke zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten und dem Substrat, welche integral miteinander verbunden sind, weiter zu verbessern.
Das zweite UV-Licht kann ein Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 10 nm bis 400 nm unabhängig von dem ersten UV-Licht bedeuten. Das zweite UV-Licht kann ein UV-A-Licht in einem Wellenlängenband von 320 bis 400 nm, ein UV-B-Licht in einem Wellenlängenband von 280 bis 320 nm, ein UV-C-Licht in einem Wellenlängenband von 100 bis 280 nm oder eine Kombination davon unabhängig von dem ersten UV-Licht umfassen.
Vorzugsweise erfüllt eine Intensität des zweiten UV-Lichts auch die Korrelationsgleichung 1, wie basierend auf erstem UV-Licht beschrieben. Das heißt, dass vorzugsweise das zweite UV-Licht eine Intensität aufweist, bei welcher das organische Bindemittel selbst nicht lediglich durch das zweite UV-Licht entfernt wird, sondern durch Hitzeerzeugung zum Zeitpunkt der Strahlung des zweiten weißen Lichts oder durch die in den elektrisch leitenden Nanodrähten bereitgestellten optischen Aktivitäten entfernt werden kann. Eine Strahlungszeit des zweiten UV-Lichts wird in einem Bereich bestimmt, in welchem das Substrat nicht beschädigt wird, wenn das zweite UV-Licht auf ein Substrat gestrahlt wird, auf welches die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion nicht aufgetragen ist. Beispielsweise kann im Fall des Strahlens des zweiten Lichts umfassend das zweite UV-Licht zusätzlich zum pulsartigen ersten weißen Licht die Strahlungszeit des zweiten UV-Lichts in einem Bereich von 1 bis 100 Sekunden, insbesondere von 10 bis 60 Sekunden und weiter insbesondere von 20 bis 60 Gesunden (T_uv1) liegen. In diesem Fall wird wie durch Korrelationsgleichung 5 beschrieben vorzugsweise das erste weiße Licht zu einem Zeitpunkt gestrahlt, an welchem das zweite UV-Licht kontinuierlich für wenigstens 0,5·t_uv2 gestrahlt wird.
In dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die ersten und zweiten Lichter jeweils unabhängig gestrahlt werden. Davon abweichend können die ersten und zweiten Lichter auch kontinuierlich ausgestrahlt werden. Die ersten und zweiten Lichter werden jeweils unabhängig gestrahlt, was bedeuten kann, dass es eine Ruheperiode gibt, in welcher die Lichter nicht auf die elektrisch leitenden Nanodrähte auf dem Substrat nach Strahlen des ersten Lichts gestrahlt werden. Die ersten und zweiten Lichter werden kontinuierlich und sequentiell ausgestrahlt, was bedeuten kann, dass es keine absichtliche Ruheperiode zwischen dem ersten Lichtbestrahlungsschritt und dem zweiten Lichtbestrahlungsschritt gibt. Die unabhängige oder kontinuierliche Bestrahlung kann abhängig von dem Design zum Zeitpunkt der Konstruktion einer Herstellungslinie verändert werden. Vorliegend kann im Fall, in welchem das zweite Licht das zweite UV-Licht umfasst und die Intensität des zweiten UV-Lichts dieselbe ist wie die des ersten UV-Lichts ist, kontinuierliches Strahlen des ersten UV-Lichts des ersten Lichts und des zweite UV-Licht des zweiten Lichts durch kontinuierliches Strahlen des UV-Lichts für eine Zeitdauer, die der Summe der Zeiten t_uv1 und t_uv2 entspricht, implementiert werden. Zum Zeitpunkt des Strahlens der ersten und zweiten Lichter, im Falle des kontinuierlichen Strahlens eines UV-Lichts unter Verwendung einer einzelnen UV-Lampe für einen vorbestimmten Zeitabschnitt (t_uv1 + t_uv2) bestehen Vorteile wie, dass es einfach ist eine Herstellungslinie zu konstruieren, dass Kosten verringert werden können und dass Verfahrensparameter einfach kontrolliert werden können.
Das Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ferner nach dem Auftragen der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion auf das Substrat (Schritt a), aber wenigstens vor dem Strahlen des ersten Lichts (Schritt b) einen dritten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines dritten Lichts umfassend ein Infrarot (IR) Licht auf die auf das Substrat aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte umfassen. Das IR-Licht bedeutet ein Licht mit einer Wellenlänge in einem Wellenlängenband von 0,75 μm bis 1 mm und bekannterweise kann das IR-Licht auch als Hitzestrahlen bezeichnet werden, da Infrarotstrahlen einen starken erhitzenden Effekt verglichen mit sichtbarem Licht oder ultraviolettem Licht haben. Das IR-Licht des dritten Lichts kann ein nahes IR-Licht mit einer Wellenlänge von 0,75 μm bis 3 μm, ein IR-Licht mit einer Wellenlänge von 3 μm bis 25 μm, ein fernes IR-Licht mit einer Wellenlänge von 25 μm bis 1 mm oder eine Kombination davon umfassen.
Das dritte Licht dient dazu eine Flüssigkeit (ein Lösungsmittel) in einem Beschichtungsfilm zu verflüchtigen und zu entfernen, der nach Auftragen der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion besteht. Das heißt, dass der dritte Lichtbestrahlungsschritt ein Trocknungsschritt sein kann.
In dem Trocknungsschritt durch das dritte Licht umfassend das IR-Licht ist Wärmetransfer durch das Substrat nicht erforderlich, so dass es sogar im Falle eines hitzeempfindlichen Substrats möglich ist, das Substrat davor zu bewahren, beschädigt oder getrocknet zu werden und sogar in dem Fall eines Beschichtungsfilms mit großer Fläche der Beschichtungsfilm homogen innerhalb einer kurzen Zeit getrocknet werden kann, so dass das Herstellungsverfahren signifikant für einen kontinuierlichen Prozess umfassend einen Rolle-zu-Rolle-Prozess geeignet sein kann. Eine Intensität und eine Bestrahlungszeit der IR-Lichts können in einem Bereich bestimmt werden, in welchem Beschädigungen des Substrats verhindert und die in den Beschichtungsfilm vorliegende Flüssigkeit verflüchtigt und entfernt werden können. Als ein spezielles Beispiel kann das IR-Licht mit einer Intensität von 100 bis 1.000 W/cm² für 5 bis 50 Sekunden gestrahlt werden, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch die Intensität und die Strahlungsdauer des auszustrahlenden IR-Lichts eingeschränkt ist.
In dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion die elektrisch leitenden Nanodrähte, das organische Bindemittel und Lösungsmittel enthalten.
Wie oben beschrieben werden die elektrisch leitenden Nanodrähte in dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach teilweise Entfernen des organische Bindemittels unter Verwendung des UV-Lichts mit signifikant schwacher Energie eines Betrags, bei welchem das organische Bindemittel unter Verwendung des ersten UV-Lichts alleine durch Mehrstufenlichtbestrahlung nicht zersetzt wird, miteinander durch das erste weiße Licht verschmolzen.
Daher ist das in der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltene organische Bindemittel vorzugsweise ein natürliches Polymer oder ein synthetisches Polymer mit einem niedrigen Molekulargewicht (Gewichtsmittleres Molekulargewicht) von 5 × 10⁵ oder weniger, insbesondere 2 × 10⁵ oder weniger. In dem Fall, in welchem das organische Bindemittel ein Polymer mit einem großen Molekulargewicht innerhalb des oben genannten niedrigen Molekulargewichtsbereichs ist, kann das in den Kontaktbereichen vorliegende organische Bindemittel nicht durch Strahlen des ersten Lichts entfernt werden und daher ist es nicht möglich, den gewünschten Lichtsinterschritt durchzuführen, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte miteinander verschmolzen werden um das Netzwerk zum Zeitpunkt der nachfolgenden Strahlung des zweiten Lichts zu bilden. Vorliegend kann das organische Bindemittel als substantielles Beispiel ein Molekulargewicht von 3.000 oder mehr aufweisen, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch die untere Grenze des Molekulargewichts des organischen Bindemittels eingeschränkt ist.
Als organisches Bindemittel mit niedrigen Molekulargewicht können ein oder zwei oder mehr aus Polyethylenglykol (PEG), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polysaccharide und Polysaccharidderivate ausgewählt werden
Weiter bevorzugt können als organisches Bindemittel eins oder zwei oder mehr aus Polyethylenglykol (PEG) mit niedrigem Molekulargewicht von 3.000 bis 50.000, vorzugsweise von 3.000 bis 20.000, Polyvinylpyrolidon (PVP) mit niedrigem Molekulargewicht von 3.000 bis 60.000, Polyvinylalkohol (PVA) mit niedrigem Molekulargewicht von 3.000 bis 50.000, Polysacharide mit niedrigem Molekulargewicht von 3.000 bis 200.000, vorzugsweise von 3.000 bis 100.000, und Polysacharidderivate mit niedrigem Molekulargewicht von 3.000 bis 200.00, insbesondere von 3.000 bis 100.000 ausgewählt werden.
Ein Beispiel des Polysacharides mit niedrigem Molekulargewicht kann umfassen Glykogen, Amylose, Amylopektin, Callose, Agar, Algin, Alginat, Pektin, Carrageen, Cellulose, Chitin, Chitosan, Curdlan, Dextran, Fructan, Collagen, Gallangummi, Gummi arabicum, Stärke, Xanthan, Tragantgummi, Caravan, Carabean, Glucomannan oder eine Kombination davon. Ein Beispiel des Polysacharidderivats kann ein Zelluloseester oder Zelluloseether umfassen.
Besonders bevorzugt kann das organische Bindemittel eine Zelluloseether mit einem niedrigen Molekulargewicht sein, wobei der Zelluloseether Carboxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, Carboxy-C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, C1-C3-alkyl-Zellulose, Cl-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, gemischte Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose oder eine Mischung davon umfassen kann.
Beispielsweise kann die Carboxy-C1-C3-alkyl-Zellulose Carboxymethyl-Zellulose oder ähnliches umfassen; die Carboxy-C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose kann Carboxymethyl Hdyroxyethyl-Zellulose oder ähnliches umfassen; die C1-C3-alkyl-Zellulose kann Methyl-Zellulose oder ähnliches umfassen; die C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose kann Hydroxylethylmethyl-Zellulose, Hydroxypropylmethyl-Zellulose, Ethylhydroxyethyl-Zellulose, eine Kombination davon oder ähnliches umfassen; die Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose kann Hydroxyethyl-Zellulose, Hydroxypropyl-Zellulose oder eine Kombination davon umfassen; und die gemischte Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose kann Hydroxyethylhydroxypropyl-Zellulose, Alkoxyhydroxyethylhydroxypropyl-Zellulose oder ähnliches umfassen (die Alkoxy-Gruppe ist eine gerade oder verzweigte Kette und umfasst 2 bis 8 Karbonatome).
Die elektrisch-leitende Nanodraht-Dispersion gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das organische Bindemittel in einem Anteil von 0,1 bis 5% Gew., bevorzugt 0,1 bis 1% Gew. und weiter bevorzugt 0,1 bis 0,7% Gew. enthalten. Der Anteil des organischen Bindemittels ist ein Anteil, bei welchem zum Zeitpunkt des Auftragens der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion die elektrisch leitenden Nanodrähte gleichförmig und homogen auf das Substrat aufgetragen werden können, das organische Bindemittel, das zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten in den Kontaktbereichen besteht minimiert werden kann und daher das organische Bindemittel, das wenigstens in den Kontaktbereichen besteht, stabil durch die oben genannte erste Lichtbestrahlung entfernt werden kann.
Ein Aspektverhältnis und ein Anteil der elektrisch leitenden Nanodrähte in der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion kann in einem Bereich bestimmt werden, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte in Kontakt miteinander zum Bilden eines Netzwerks kommen können, das in der Lage ist, einen stabilen Ladungstransportpfad ohne abnehmende Durchsichtigkeit bereitzustellen. Als spezielles Beispiel kann das Aspektverhältnis der elektrisch leitenden Nanodrähte zwischen 50 und 20.000 liegen. Als ein spezielleres Beispiel können die elektrisch leitenden Nanodrähte einen durchschnittlichen Durchmesser der Nebenachse von 5 bis 100 nm und eine durchschnittliche Länge von 5 μm bis 100 μm aufweisen. Als spezielles Beispiel kann die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion 0,01 bis 70 Teile pro Gewicht der elektrisch leitenden Nanodrähte basierend auf 100 Teilen Gewicht des Lösungsmittels enthalten.
Als innerhalb der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltenes Lösungsmittels kann jedwedes Lösungsmittel verwendet werden, so lange es das organische Bindemittel lösen kann, es als Dispersionsmedium der elektrisch leitenden Nanodrähte dienen und einfach verflüchtigt und entfernt wird. Als spezifisches Beispiel kann das Lösungsmittel 2-Butoxyethylacetat, Propyleneglycolmonomethyletheracetate, Diethylenglycolmonoethyletheracetate, Ethyleneglycolbutylether, Cyclohexanon, Cyclohexanol, 2-Ethoxyethylacetat, Ethyleneglycoldiacetate, Terpineol, Isobutylalkohol, Wasser oder eine Mischung davon sein, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch die Art des in der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltenen Lösungsmittel beschränkt ist.
Als Auftragungsverfahren für die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion kann jedes Verfahren im Bereich der Halbleiter oder Displayherstellung genutzt werden, solange es zum Herstellen eines Films mit gleichförmiger Dicke durch Auftragen und Trockenen einer Flüssigkeit (inklusive Tinte oder Schlämme) genutzt wird, in welcher ein Feststoff dispergiert ist. Beispielsweise bestehen unterschiedliche Verfahren wie ein Beschichtungsverfahren, ein Aufsprühverfahren, ein Druckverfahren und ähnliches. Als ein spezifisches Beispiel können ein Rotationsbeschichtungsverfahren, ein Siebdruckverfahren, ein Tintenstrahldruckverfahren, ein Bar-Coating-Verfahren, ein Gravurstreichverfahren, ein Rakel-Streichverfahren, ein Walzenstreichverfahren, ein Schlitzdüsenverfahre, ein Sprühverfahren oder ähnliches verwendet werden, wobei die vorliegende Erfindung nicht durch das Beschichtungsverfahren der elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion beschränkt ist.
Im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Substrat ein Isoliersubstrat bedeuten und kann ein starres oder flexibles Substrat bezüglich seiner physikalischen Eigenschaften sein. Das Substrat kann in Abhängigkeit von Zwecken des durchsichtigen elektrisch leitenden Films geeignet ausgewählt werden. Ein Beispiel des Substrates kann ein starres Substrat wie Glas, Polycarbonat oder acrylisches Polyethylenterephthalat oder ein flexibles Substrat wie beispielsweise ein auf Polyester basierendes Substrat wie Polyesternaphthalat und Polycarbonat, ein auf Polyolefin basierendes Substrat wie lineare, verzweigt und zyklische Polyolefin, ein auf Polyvinly basierendes Substrat wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetal, Polystyrol und Polyacryl, ein Zelluloseestersalzsubstrat wie Zellulosetriacetat oder Zelluloseacetat, ein Polysulfonsubstrat wie Polyestersulfon, ein Polyimidsubstrat oder ein Silikonsubstrat umfassen.
in dem Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbespiel der vorliegenden Erfindung kann das Substrat ein Einzelschichtsubstrat sein, in welchem ein Material eine einzelne Schicht bildet oder es kann ein Mehrschichtsubstrat sein, in welchem zwei oder mehr voneinander unterschiedliche Materialien Schichten bildend aufgeschichtet sind. Das Mehrschichtsubstrat kann ein Hauptsubstrat und eine Beschichtungsschicht umfassen, die auf einer Oberfläche des Hauptsubstrats gebildet ist.
Im Folgenden wird ein spezielles Beispiel der oben genannten Mehrstufenlichtbestrahlung basierend auf den Korrelationsgleichungen 1 bis 5 bereitgestellt. Die folgenden Bespiele sind von dem oben beschriebenen Kern der vorliegenden Erfindung abgeleitet und der Fachmann im Bereich der Herstellung transparenter Elektroden unter Verwendung elektrisch leitender Nanodrähte kann durch wiederholte Experimente auf Grundlage des Kerns der vorliegenden Erfindung Bedingungen zum Implementieren von Effekten ableiten, die den in den Beispielen vorgeschlagenen Effekten entsprechen.
In dem Fall, in welchem das organische Bindemittel das oben genannte natürliche oder synthetische Polymer mit geringem Molekulargewicht ist und bevorzugt in dem Fall, in welchem das organische Bindemittel eines oder zwei oder mehr ausgewählt aus Polyethylenglykol (PEG), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polysaccharide und Polysaccharidderivate niedermolekularen Gewichts ist, kann das erste UV-Licht des ersten Lichts mit einer Intensität von 0,1 bis 5 mW/cm² für 1 bis 100 Sekunden, insbesondere für 1 bis 60 Sekunden, und weiter insbesondere für 1 bis 20 Sekunden gestrahlt werden.
In dem Fall, in dem das organische Bindemittel das oben genannte natürliche oder synthetische Polymer mit geringem Molekulargewicht ist, ist bevorzugt, dass das organische Bindemittel eines oder zwei oder mehr ausgewählt aus Polyethylenglycol (PEG), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polysaccharide und Polysaccharidderivate mit niedermolekularem Gewicht ist, und in dem Fall, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte Metallnanodrähte mit dem Oberflächenplasmon sind, kann eine Intensität des zweiten weißen Lichts 300 bis 1.000 W/cm² betragen. Die Pulsweite und das Pulsintervall des zweiten weißen Lichts und die Anzahl der gestrahlten Pulse können innerhalb eines Bereich, in welchem Beschädigungen des Substrats verhindert werden können und Zersetzung und Entfernen des organischen Bindemittels gefördert werden können in geeigneter Weise eingestellt werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Pulsweite des zweiten weißen Lichts zwischen 1 ms bis 10 ms sein, das Pulsintervall (Pulsabstand) davon kann zwischen 1,5 und 3 Mal der Pulsweite sein und die Anzahl der gestrahlten Pulse kann 2 bis 30 sein.
In dem Fall, in welchem die elektrisch leitenden Nanodrähte Metallnanodrähte mit dem Oberflächenplasmon sind, kann die Intensität des pulsartigen ersten weißen Lichts des zweiten Lichts zwischen 2.000 und 3.000 W/cm² und der einzelne Puls des pulsartigen ersten Lichts kann mit einer Pulsweite von 5 ms bis 15 ms gestrahlt werden.
In dem Fall, in welchem das organische Bindemittel das oben genannte natürliche oder synthetische Polymer mit geringem Molekulargewicht ist bevorzugt in dem Fall, in welchem das organische Bindemittel eines oder zwei oder drei ausgewählt aus Polyethylenglycol (PEG), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polysaccharide und Polysaccharidderivate niedermolekularem Gewichts ist, kann das zweite UV-Licht des zweiten Lichts mit einer Intensität von 0,1 bis 5 mW/cm² für 100 bis 100 Sekunden, insbesondere für 10 bis 60 Sekunden und weiter insbesondere für 20 bis 30 Sekunden unabhängig von dem ersten UV-Licht gestrahlt werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst einen transparenten elektrisch leitenden Film, der mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt ist.
Ein durchsichtiger elektrisch leitender Film gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein elektrisch leitendes Nanodrahtnetzwerk, in welchem elektrisch leitende Nanodrähte geschmolzen und dadurch integral aneinander in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten gebunden sind, und umfasst einen durchsichtigen elektrisch leitenden Film, der mittels des oben genannten Herstellungsverfahrens hergestellt ist, dessen Schichtwiderstands-Gleichförmigkeit durch die folgende Korrelationsgleichung 6 definiert 90% oder mehr beträgt, basierend auf einem großflächigem elektrisch leitenden Nanodrahtnetzwerk mit einer Fläche mit wenigstens 20 mm × 20 mm.
(Korrelationsgleichung 6)

Vorliegend können die Standartabweichung des Schichtwiderstands und der durchschnittliche Schichtwiderstand durch gleichförmiges Aufteilen der entsprechenden Fläche in neun Bereiche und dann zufälliges wenigstens zehnmaliges oder häufigeres Messen des Schichtwiderstands in jedem der geteilten Bereiche basierend auf den großflächigen elektrisch leitenden Nanodrahtnetzwerk mit einer Fläche von wenigstens 20 mm bis 20 mm erhalten werden.
Zum Zeitpunkt der tausendsten Durchführung von Biegeversuch (Zweipunkt-Biegeversuch) des durchsichtigen elektrisch leitenden Films gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Krümmungsradius von 1 cm beträgt eine Schichtwiderstandswachstumsrate definiert durch die folgende Korrelationsgleichung 7 1,4 oder weniger, sodass der durchsichtige elektrisch leitende Film elektrische Leitfähigkeit stabil aufrechterhalten kann, sogar im Falle wiederholter Verformung während er gleichzeitig physikalische Flexibilität aufweist.
(Korrelationsgleichung 7)

Schichtwiderstandswachstumsrate = Schichtwiderstand nach Biegeversuch/Schichtwiderstand vor Biegeversuch.

Weiterhin kann ein durchsichtiger elektrisch leitender Film gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen geringen Schichtwiderstand von 70 bis 100 Ohm/☐ und hervorragende Lichtdurchlässigkeit von 90% oder mehr während gleichzeitig extrem gleichförmiger elektrische Eigenschaften aufweisen.
(Beispiel 1)
Als elektrisch leitende Nanodrähte wurden Silbernanodrähte (durchschnittlicher Durchmesser: 20 nm, durchschnittliche Länge: 25 μm) benutzt. Als ein Ergebnis des ultraviolett-sichtbaren Spektrums betrug eine Absorptionsspitze der Silbernanodrähte 355,2 nm. Als Bindemittel wurde Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) mit durchschnittlichen molekularem Gewicht von 86.000 verwendet und als Lösungsmittel wurde deionisiertes Wasser verwendet. Die Silbernanodrähte und die Hydroxypropylmethylcellulose wurden in das Lösungsmittel injiziert und miteinander vermischt, sodass eine Dispersion 0,15% Gew. der Silbernanodrähte und 0,15% Gew. der Hydroxypropylmethylcellulose enthielt. Als Substrat wurde ein Polyethylenterephthalat (PET) Substrat verwendet und die vorbereitete Dispersion wurde auf das Substrat mittels eines Rotationsbeschichtungsverfahrens aufgetragen. Danach wurde ein nahes Infrarot(IR)-Licht auf einen Beschichtungsfilm mit einer Intensität von 350 Watt für 10 Sekunden unter Nutzung einer Nahinfrarotlampe (ADphos L40) gestrahlt, wodurch der Beschichtungsfilm getrocknet wurde.
Ein ultraviolettes (UV) Licht (erstes UV-Licht) wurde mit einer Intensität von 0,31 mW/cm², 0,69 mW/cm² oder 2,78 mW/cm² für 60 Sekunden mittels einer UV-Lampe (LUMATEC SUV-DC, UV-C) gestrahlt. Danach wurde ein pulsartiges weißes Licht (erstes weißes Licht) mit einer Pulsweite von 10 ms einmal (ein Puls) mit einer Intensität von 2.600 W/cm² mittels einer Xenonlampe (erstes Licht, Wellenlänge: 350 bis 950 nm) gestrahlt, wodurch ein durchsichtiger elektrisch leitender Film hergestellt wurde. In diesem Fall wurde bestätigt, dass im Falle des Strahlens des UV-Lichts auf einen Film aus reinem HPMC und einer Dicke von 500 nm bei einer Intensität von 2,78 mW/cm² für eine Minute ein Gewicht nicht substantiell verringert wurde.
(Beispiel 2)
Nachdem ein Beschichtungsfilm mittels desselben Verfahrens wie in Beispiel 1 vorbereitet wurde, wurde ein UV-Licht (erstes UV-Licht) auf einen getrockneten Beschichtungsfilm mit einer Intensität von 2,78 mW/cm² für 10 Sekunden mittels einer UV-Lampe und einer Xenonlampe gestrahlt und gleichzeitig mit Strahlen des UV-Lichts wurde ein pulsartiges weißes Licht (zweites weißes Licht) mit einer Pulsweite von 5 ms und einem Pulsabstand von 10 ms 15 Mal mit einer Intensität von 666 W/cm² gestrahlt. Dann wurde ein UV-Licht (zweites UV-Licht) mit einer Intensität von 2,78 mW/cm² für 50 Sekunden und ein pulsartiges weißes Licht (erstes weißes Licht) mit einer Pulsweite von 10 ms einmal mit einer Intensität von 2600 W/cm² direkt vor dem Anhalten des Strahlens des UV-Lichts (zweites UV-Licht) gestrahlt, wodurch ein durchsichtiger elektrisch leitender Film hergestellt wurde.
(Beispiel 3)
Nachdem ein Beschichtungsfilm mittels desselben Verfahrens wie in Beispiel 2 hergestellt wurde, wurde ein UV-Licht kontinuierlich auf den getrockneten Beschichtungsfilm mit einer Intensität von 2,78 mW/cm² für 60 Sekunden gestrahlt, gleichzeitig mit Ausstrahlen des UV-Lichts wurde ein pulsartiges weißes Licht (zweites weißes Licht) mit einer Pulsweite von 5 ms und einen Pulsabstand von 10 ms 15 Mal mit einer Intensität von 666 W/cm² ausgestrahlt. Danach wurde ein pulsartiges weißes Licht (erstes weißes Licht) mit einer Pulsweite von 10 ms einmal mit einer Intensität von 2600 W/cm² direkt vor dem Anhalten des Ausstrahlens des UV-Lichts ausgestrahlt, wodurch ein durchsichtiger elektrisch leitender Film hergestellt wurde.
In den Beispielen war eine Fläche des durchsichtigen elektrisch leitenden Films 20 mm × 20 mm und nach gleichmäßigem Aufteilen der entsprechenden Fläche in neun Bereiche wurde Schichtwiderstand zufällig 10 Mal in jedem der aufgeteilten Bereiche mittels einer 4-Punkt-Sonde gemessen und ein durchschnittlicher Schichtwiderstand und eine Abweichung des Schichtwiderstands wurden basierend auf den Messergebnissen in allen aufgeteilten Bereichen erhalten.
1 ist ein Graph, der einen durchschnittlichen Schichtwiderstand und eine Abweichung des Schichtwiderstands im Falle eines getrockneten Beschichtungsfilms (HPMC: 0% Gew.) zeigt, der durch gleiches Auftragen und Trocknen einer Silbernanodraht-Dispersion wie in Beispiel 1 erhalten wurde, außer dass eine Referenzdispersion aufgetragen und getrocknet wurde, in welcher Silbernanodrähte ohne Bindemittel dispergiert wurden, im Falle eines getrocknetem Beschichtungsfilms, der durch Auftragen und Trocknen einer Dispersion mit 0,07% Gew. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) erhalten wurde, im Falle eines getrockneten Beschichtungsfilms, der durch Auftragen und Trocknen einer Dispersion mit 0,15 Gew. HPMC wie in Beispiel 1 erhalten wurde und im Falle eines getrockneten Beschichtungsfilms, der durch Auftragen und Trocknen einer Dispersion mit 0,3% Gew. HPMC erhalten wurde.
Wie in 1 gezeigt kann anerkannt werden, dass in der Dispersion die kein organisches Bindemittel enthält, Schichtwiderstand extrem hoch war und die Abweichung des Schichtwiderstands auch groß war, so dass die Einheitlichkeit des Schichtwiderstands signifikant herabgesetzt hat.
2 ist ein Graph, der Ergebnisse zeigt, die durch Messen eines durchschnittlichen Schichtwiderstands nach Strahlen eines ersten Lichts (UV-Strahlen gemäß 2) und eines durchschnittlichen Schichtwiderstand nach Strahlen eines zweiten Lichts (IPL-Strahlen gemäß 2), basierend auf einem durchschnittlichen Schichtwiderstand (100%) (keine Strahlen gemäß 2) nach Strahlen der Nahinfrarotlampe in Beispiel 1 erhalten wurden.
Wie in 2 gezeigt, kann bestätigt werden, dass sogar im Falle des Auftragens der Silbernanodraht-Dispersion enthaltend das organische Bindemittel das organische Bindemittel in Kontaktbereichen entfernt wurde und Schichtwiderstand durch erste Lichtbestrahlung herabgesetzt wurde und Llichtverschweißen zwischen den Silbernanodrähten stabil erzeugt und der Schichtwiderstand weiter durch zweite Lichtbestrahlung herabgesetzt wurde.
Schichtwiderstandgleichförmigkeit des durchsichtigen elektrisch leitenden Films, der in Beispiel 1 hergestellt wurde betrug 98,2% (erste UV-Lichtstrahlung, Intensität: 0,31 mW/cm²), 98,3% (erste UV-Lichtstrahlung, Intensität: 0,69 mW/cm²) oder 98,5% (erstes UV-Lichtstrahlung, Intensität: 2,78 mW/cm²) und durchschnittlicher Schichtwiderstand davon war 88,2 Ohm/☐ (erste UV-Lichtbestrahlung, Intensität: 0,31 mW/cm²), 87,3 Ohm/☐ (erste UV-Lichtbestrahlung, Intensität: 0,69 mW/cm²) oder 84,6 Ohm/☐ (erste UV-Lichtbestrahlung, Intensität: 2,78 mW/cm²). Daher wurde bestätigt, dass sogar in einer großen Fläche von 20 mm × 20 mm ein transparenter elektrisch leitender Film mit signifikant gleichförmigem und niedrigem Schichtwiderstand hergestellt wurde.
3 ist ein Graph, der Ergebnisse zeigt, die durch Messung eines durchschnittlichen Schichtwiderstands nach Strahlen eines ersten Lichts (UV-IPL(multi) gemäß 3) und eines durchschnittlichen Schichtwiderstand nach Strahlen eines zweiten Lichts (UV-IPL (einzeln) gemäß 3), basierend auf einem durchschnittlichen Schichtwiderstand (100%) (kein Strahlen gemäß 3) nach Strahlen der Nahinfrarotlampe in den durchsichtigem elektrisch leitenden Film, der gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde. Wie aus dem durchschnittlichen Schichtwiderstand des Films bekannt ist, der nach erster Lichtbestrahlung gemäß 3 erhalten wurde, kann anerkannt werden, dass in dem Fall des Ausstrahlens des pulsartigen weißen Lichts gemeinsam mit dem UV-Licht das in den Kontaktbereichen zwischen den Silbernanodrähten bestehende organische Bindemittel innerhalb einer signifikant kurzen Zeit entfernt wurde, der Schichtwiderstand niedrig war und mehr stabiles Schmelzen zum Zeitpunkt des Strahlens des zweiten Lichts in den Kontaktbereichen zwischen den Silbernanodrähten erzeugt wurde und der Schichtwiderstand weiter herabgesetzt wurde. Zusätzlich wurde bestätigt, dass der transparente elektrisch leitende Film der gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde herausragendere Schichtwiderstandscharakteristiken hatte, als diejenigen des durchsichtigen elektrisch leitenden Film, der in Beispiel 1 hergestellt wurde und Schichtwiderstandsgleichförmigkeit aufweist, die äquivalent zu derjenigen des durchsichtigen elektrisch leitenden Films ist, der gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde
Durch ein Rasterelektronenmikroskop wurde bestätigt, dass in den Beispielen 1 und 2 das Substrat nicht beschädigt wurde und die Silbernanodrähte zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten Lichts nicht aneinander gebunden wurden, und es wurde bestätigt, dass zum Zeitpunkt des Strahlens des zweiten Lichts ein Silbernanodrahtnetzwerk gebildet wurde, in welchem die Silbernanodrähte aneinander gebunden wurden um dadurch physisch miteinander integriert zu werden. Weiterhin wurde durch ein Oberflächenanalyseverfahren umfassend Röntgen-Photoelektronenspektroskopie bestätigt, dass das organisches Bindemittel auf dem Substrat verblieb, nachdem die erste Lichtbestrahlung durchgeführt wird.
Um die Eigenschaften und die Herabsetzung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen zwei Flächen des hergestellten durchsichtigen elektrisch leitenden Films zu untersuchen, wurde ein Biegeversuch durchgeführt. Im Einzelnen wurde ein Zweipunkt-Biegeversuch als Biegeversuch tausendmal bei einem Biegeradius von 10 mm durchgeführt. 4 ist ein Graph, der ein Biegeversuchsergebnis eines Films zeigt (angezeigt durch ein Quadrat in 4), der nur durch Durchführen des Trocknens und Strahlens des ersten Lichts gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde, und der ein Biegeversuchsergebnis (angezeigt durch einen Kreis in 4) des durchsichtigen elektrisch leitenden Films zeigt, der durch Beispiel 2 hergestellt wurde. Wie in 4 gezeigt kann anerkannt werden, dass obwohl der Biegeversuch tausendmal bei einem Biegeradiums von 10 mm durchgeführt wurde, die Schichtwiderstandswachstumsrate des durchsichtigen elektrisch leitenden Films 1,4 oder weniger war, sodass ein geringer Schichtwiderstand trotz wiederholter physikalischer Verformung stabil aufrechterhalten werden kann. Jedoch kann anerkannt werden, dass in dem Fall, in welchem Verschmelzen zwischen den Silbernanodrähten durch Strahlen des zweiten Lichts nicht erzeug wurde, Verbindungen zwischen den Silbernanodrähten durch wiederholtes Biegen gebrochen wurden, sodass der Schichtwiderstand schnell herabgesetzt wurde.
5 ist ein Graph, der Lichtdurchlässigkeit (angezeigt durch gepunktete Linie in 5) eines Films zeigt, der nur durch Durchführung des Trocknens und Strahlens des ersten Lichts in Beispiel 2 hergestellt wurde, und der Lichtdurchlässigkeit (angezeigt durch durchgezogene Linien in 5) des durchsichtigen elektrisch leitenden Films zeigt, der durch Beispiel 2 hergestellt wurde. Wie in 5 gezeigt kann anerkannt werden, dass das organische Bindemittel, das nach der ersten Lichtbestrahlung verbleibt, durch die zweite Lichtbestrahlung entfernt wurde und Lichtdurchlässigkeit verbessert wurde.
In dem durchsichtigen elektrisch leitenden Film, der gemäß Beispiel 3 außer dem kontinuierlichen Stahlen des UV-Lichts auf gleiche Weise wie gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde, wurden elektrische Eigenschaften, Biegeversuchsergebnisse und Lichtdurchlässigkeitseigenschaften gezeigt, die gleich oder ähnlich wie diejenigen von Beispiel 2 waren.
Es wurde bestätigt, dass als Vergleichsbeispiel, in welchem ein durchsichtiger elektrisch leitender Film auf gleicher Art und Weise wie in Beispiel 2 hergestellt wurde außer, dass nur das zweite weiße Licht zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten Lichts gestrahlt wurde und nur das erste weiße Licht zum Zeitpunkt gestrahlt wurde, in dem da zweite Licht gestrahlt wurde, Lichtsintern nichts erzeugt wurde. Weiterhin wurde bestätigt, dass sogar in dem Fall des Steigerns der Intensität des zweiten weißen Lichts bis zu 933 W/cm² zum 15-maligen Strahlen des zweiten weißen Lichts und dann zum Strahlen des ersten weißen Lichts, Lichtsintern nicht erzeugt wurde wie in einer Rasterelektronenmikroskopaufnahme von 6 illustriert ist.
Obwohl obenstehend die vorliegende Erfindung mit spezifischen Materialien, Ausführungsbeispielen und Zeichnungen beschrieben ist, werden diese lediglich zum Unterstützen des vollständigen Verständnisses der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können vom Fachmann durchgeführt werden, welche gemäß dieser Beschreibung erfindungsgemäß sind.
Daher ist der Kern der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und die folgenden Ansprüche sowie alle gleich oder äquivalent modifizierten Ansprüche sollen in dem Umfang der Erfindung fallen.

Claims

Ein Herstellungsverfahren für einen transparenten elektrisch leitenden Film, wobei das Herstellungsverfahren umfasst: a) einen Beschichtungsschritt des Auftragens einer elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion enthaltend elektrisch leitende Nanodrähte mit einer optischer Aktivität und ein organisches Bindemittel auf ein Substrat; b) einen ersten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines ersten Lichts umfassend ein erstes ultraviolettes (UV) Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte; und c) einen zweiten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines zweiten Lichts umfassend ein pulsartiges erstes weißes Licht auf die mittels des ersten UV-Lichts bestrahlten elektrisch leitenden Nanodrähte.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Aktivität eine Oberflächenplasmonaktivität oder eine foto-katalytische Aktivität ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das organische Bindemittel ein natürliches oder synthetisches Polymer mit einem Molekulargewicht von 5 × 10⁵ oder weniger ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend nach Schritt a) aber wenigstens vor Schritt b) einen dritten Lichtbestrahlungsschritt des Strahlens eines dritten Lichts umfassend ein infrarotes (IR) Licht auf die aufgetragenen elektrisch leitenden Nanodrähte.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Licht weiterhin ein zweites UV-Licht umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Licht weiterhin ein pulsartiges zweites weißes Licht umfasst.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das wenigstens in den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten bestehende, auf das Substrat aufgetragenen organische Bindemittel durch das erste Licht teilweise oder vollständig zersetzt und entfernt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei zur Zeit des Strahlens des ersten Lichts das in den Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten bestehende Bindemittel selektiv entfernt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die Intensität des ersten UV-Lichts die folgende Korrelationsgleichung 1 erfüllt. (Korrelationsgleichung 1) I_IR(exp) < I_IR(0) (In Korrelationsgleichung 1 ist I_IR(exp) eine Intensität des ersten UV-Lichts zum Zeitpunkt des Strahlens des ersten Lichts und I_IR(0) ist eine maximale Intensität, wenn eine Gewichtsabnahmerate nach Korrelationsgleichung 2 1% oder weniger zum Zeitpunkt eines ein-minütigen Strahlens des ersten UV-Lichts auf einen Film des organischen Bindemittels.) (Korrelationsgleichung 2) (M₀ – M₁)/M₀ × 100 (In Korrelationsgleichung 2 ist M₁ ein Gewicht des Films des gemäß Korrelationsgleichung 1 definierten organischen Bindemittels nach Strahlen des ersten UV-Lichts und M₀ ist ein Gewicht des Films des gemäß Korrelationsgleichung 1 definierten organischen Bindemittels vor Strahlen des ersten UV-Lichts.)
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten weißen Lichter jeweils ein Licht umfassen, welches eine Wellenlänge hat, die einer Absorptionsspitze der elektrisch leitenden Nanodrähte in ultraviolett-sichtbaren Spektren der elektrisch leitenden Nanodrähte entspricht.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite weiße Licht die folgende Korrelationsgleichung 3 erfüllt. (Korrelationsgleichung 3) I_IPL2(exp) < I_IPL2(0) (In Korrelationsgleichung 3 ist I_IPL2(exp) eine Intensität des zweiten weißen Lichts zum Zeitpunkt des Ausstrahlens des ersten weißen Lichts und I_IPL2(0) ist eine minimale Intensität wenn Verschmelzung in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt der Anwendung eines einzelnen Pulses des zweiten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms mit einem Referenzsubstrat erzeugt wird, das durch Auftragen und Trocknen einer Referenzdispersion gebildet wird, welche die gleiche ist wie die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion, außer dass sie kein organisches Bindemittel enthält).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Strahlen des zweiten weißen Lichts ein Multi-Puls-Strahlen ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste weiße Licht die folgende Korrelationsgleichung 4 erfüllt. (Korrelationsgleichung 4) I_IPL1(0) ≤ I_IPL1(exp) < I_IPL1(c) (In Korrelationsgleichung 4 ist I_IPL1(exp) eine Intensität des ersten weißen Lichts zur Zeit de Strahlens des zweiten Lichts, I_IPL1(0) ist eine minimale Intensität, wenn Verschmelzen in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten zum Zeitpunkt der Anwendung eines einzelnen Pulses des ersten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms mit einem Referenzsubstrat erzeugt wird, wobei das Referenzsubstrat durch Auftragen und Trocknen einer Referenzdispersion gebildet wird, die dieselbe elektrisch leitenden Nanodraht-Dispersion ist, außer dass sie nicht das organische Bindemittel enthält, und I_IPL1(c) ist eine minimale Intensität, wenn ein elektrisch leitender Nanodraht in zwei oder mehr Nanostrukturen durch teilweises Schmelzen in Richtung einer Hauptachse des elektrisch leitenden Nanodrahtes zu einem Zeitpunkt geschnitten wird, in dem der einzelne Puls des ersten weißen Lichts mit einer Pulsweite von 10 ms auf das Referenzsubstrat angewandt wird.)
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei ein einzelner Puls des ersten weißen Lichts ausgestrahlt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei Verschmelzen in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch leitenden Nanodrähten durch das zweite Licht erzeugt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei das auf dem Substrat nach Strahlen des ersten Lichts verbleibende organische Bindemittel durch das zweite Licht entfernt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei im zweiten Lichtbestrahlungsschritt das erste weiße Licht gleichzeitig oder während des Strahlens des zweiten UV-Lichts ausgestrahlt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten Lichter jeweils unabhängig oder kontinuierlich ausgestrahlt werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei Intensitäten des ersten und zweiten UV-Lichts jeweils unabhängig voneinander 0,1–5 mW/cm² betragen.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 19, wobei Strahlungszeiten des ersten und zweiten UV-Lichts jeweils unabhängig voneinander 1–100 Sekunden betragen.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei eine Intensität des zweiten weißen Lichts 300–1.000 W/cm² beträgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei eine Intensität des ersten weißen Lichts 2.000–3.000 W pro cm² beträgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitende Nanodraht-Dispersion 0,1–5% Gew. organischen Bindemittels enthält.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das organische Bindemittel ein Polysaccharid ist, wobei das Polysaccharid Glykogen, Amylose, Amylopektin, Callose, Agar, Algin, Alginat, Pektin, Carrageen, Cellulose, Chitin, Chitosan, Curdlan, Dextran, Fructan, Collagen, Gallangummi, Gummi arabicum, Stärke, Xanthan, Tragantgummi, Caravan, Carabean, Glucomannan oder eine Kombination davon ist oder ein Polysacharidderivat ist, wobei das Polysacharidderivat ein Zelluloseester oder Zelluloseether ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 24, wobei das organische Bindemittel Carboxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, Carboxy-C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, C1-C3-alkyl-Zellulose, C1-C3-alkyl Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose, gemischte Hydroxy-C1-C3-alkyl-Zellulose oder ein Zelluloseether ist, welcher einer Mischung davon entspricht.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das organische Bindemittel Polyethylen-Glykol (PEG), Polyvinyl-Pyrrolidon (PVP), Polyvinyl-Alkohol (PVA) oder eine Mischung davon ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrisch-leitenden Nanodrähte aus einer Auswahl aus ein oder zwei oder mehr aus Gold, Silber, Kupfer, Lithium, Aluminium und einer Legierung daraus sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrisch-leitenden Nanodrähte Nanodrähte aus einem Metalloxid umfassend Titanoxid sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei ein Aspektverhältnis der elektrisch-leitenden Nanodrähte 50 bis 20.000 beträgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein starres oder flexibles Substrat ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 30, wobei das Substrat ein Mehrschichtsubstrat ist, in welchem zwei oder mehr voneinander unterschiedliche Materialien schichtenbildend geschichtet sind.
Ein durchsichtiger elektrisch-leitender Film, der mittels des Herstellungsverfahrens nach Anspruch 1 hergestellt ist.
Ein durchsichtiger elektrisch-leitender Film umfassend ein Netzwerk elektrisch-leitender Nanodrähte, in welchem elektrisch-leitende Nanodrähte zum gegenseitigen Verbinden in Kontaktbereichen zwischen den elektrisch-leitenden Nanodrähten verschmolzen sind, wobei Gleichförmigkeit des Schichtwiderstands, welche durch die folgende Korrelationsgleichung 6 definiert ist 90% oder mehr basierend auf einem großflächigen Netzwerk elektrisch leitender Nanodrähte mit einer Fläche von mindestens 20 mm × 20 mm ist. (Korrelationsgleichung 6) Gleichförmigkeit des Schichtwiderstandes (%) = [1 – (Standardabweichung des Schichtwiderstandes)/durchschnittlicher Schichtwiderstand)] × 100.
Durchsichtiger elektrisch leitender Film nach Anspruch 33, wobei zum Zeitpunkt der tausendsten Durchführung eines Biegeversuchs des durchsichtigen elektrisch leitenden Films bei einem Biegeradius von 1 cm die Schichtwiderstandswachstumsrate definiert durch die folgende Korrelationsgleichung 7 1,4 oder weniger beträgt. (Korrelationsgleichung 7) Schichtwiderstandswachstumsrate = Schichtwiderstand nach Biegeversuch/Schichtwiderstand vor Biegeversuch.