JP2015504546A - ナノ構造に基づく透明伝導性膜の拡散反射を低減させる方法、および同じ方法で作られたタッチパネル - Google Patents
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Abstract
Description
概して、本明細書に説明される透明導体は、伝導性ナノ構造の薄い伝導性膜である。透明導体では、1つ以上の導電性経路が、ナノ構造間の連続物理接点を通して、確立される。ナノ構造の伝導性網は、電気的パーコレーション閾値に到達するために十分なナノ構造が存在する時に形成される。したがって、電気的パーコレーション閾値は、重要な値であって、それを超えると、長距離にわたって接続を達成することができる。
一般に、伝導性膜は、典型的には、多重膜構成にあり、少なくとも、基板上に被覆されたナノ構造層を含む。ナノ構造層は、液体担体および複数の伝導性ナノ構造(以下でさらに詳細に説明されるような)を備える被覆組成物(「インク組成物」とも呼ばれる)を基板上に蒸着させることによって、形成される。ナノ構造層に加えて、伝導性膜はさらに、ナノ構造層に直接隣接する、1つまたは2つの膜、すなわち、オーバーコートおよび/またはアンダーコートを備えてもよい。
基板は、ナノ構造膜を支持する。ある実施形態では、基板は、本明細書で定義されるように、ナノ構造膜を形成するようにインク組成物が直接被覆される、支持体である。他の実施形態では、インク組成物が被覆される前に、中間層(すなわち、アンダーコート)が基板上に被覆される。
(実施例1)
銀ナノワイヤの合成
銀ナノワイヤは、例えば、Y.Sun,B.Gates,B.Mayers,&Y.Xia,「Crystalline silver nanowires by soft solution processing」,Nanolett,(2002),2(2)165−168,2002に説明される「ポリオール」方法に従って、ポリ(ビニルピロリドン)(PVP)の存在下、エチレングリコール中に溶解された硝酸銀の還元によって合成された。同時係属中かつ共同所有される米国特許出願第11/766,552号に説明される、修正されたポリオール方法は、従来の「ポリオール」方法より高い収率において、より均一な銀ナノワイヤを生産する。本願は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。一次的に結果として生じたナノワイヤは、長さ約13μmから約17μmおよび直径約25−45nmを有していた。
伝導性ナノ構造の被覆組成物の標準的調製
金属ナノワイヤを蒸着するための典型的な被覆組成物は、重量比0.0025%から0.1%界面活性剤(例えば、好ましい範囲は、ZONYL(登録商標)FSO−100の場合、0.0025%から0.05%である)、0.02%から4%粘度調整剤(例えば、好ましい範囲は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)の場合、0.02%から0.5%である)、94.5%から99.0%溶媒、および0.05%から1.4%金属ナノワイヤを備える。
拡散反射の測定
図15で概略的に示されるように、150mm積分球(410)が取り付けられたPerkinElmer Lambda 650 UV/Vis分光光度計(400)を使用して、拡散反射を想定することができる。サンプルが、反射率ポート(430)上の後部サンプル台(420)の中に載置される。入射光(440)は、透過ポート(444)を通って球の中へ進入し、8度でサンプルから後方反射され、球(410)によって収集される。反射光ポート(450)が閉じられたとき、鏡面(454)および拡散反射(460)の両方を含む全反射率が、検出器(470)で測定される。拡散反射は、反射光ポート(450)が開いているときに測定され、鏡面反射構成要素が開いた反射光ポートを通って球から退出することを可能にする。
プラズマ処理
0.1%銀ナノワイヤ、0.2%HPMC、および250ppmTRITONTMx−100を含んだ、インク組成物を調製した。インクは、ガラス基板上にスピンコーティングされた(1200rpm/30秒)。250〜270オーム/スクエアの透明伝導性膜が得られた。3つのサンプルを調製した。全てがArプラズマ処理(90秒間の300ワット)を受けた。サンプルの2つが、それぞれ、RD=1.5およびRD=1.21を有するオーバーコートで被覆された。サンプルの拡散反射が、図16に示されている。示されるように、裸線を有するサンプル(すなわち、Arプラズマ処理がワイヤ上の結合剤および任意の被覆を除去した)は、特に380nmで、最低拡散反射を有する。低屈折率オーバーコート(RD=1.21)を伴うサンプルは、より高い屈折率のオーバーコート(RD=1.5)を伴うサンプルよりも低い拡散反射を有した。
低可視性パターン
サンプル1:いくつかの銀ナノワイヤ系伝導性膜を、異なる線間隙を伴うガラス基板上に調製した(例えば、図14A参照)。伝導性領域中のシート抵抗は、120オーム/スクエアであった。基板上にナノ構造残留物を全くまたはほとんど残さずに、非伝導性領域が完全にエッチングされた。
Claims (37)
- 光学スタックであって、
少なくとも1つのナノ構造層と、
前記ナノ構造層に隣接する少なくとも1つの基板であって、前記ナノ構造層は、複数の伝導性ナノ構造を含み、前記光学スタックの入射光と同一側から観察される前記入射光の拡散反射は、前記入射光の6%未満である、基板と
を備える、光学スタック。 - 前記ナノ構造層はさらに、前記複数の伝導性ナノ構造を組み込む絶縁媒体を備える、請求項1に記載の光学スタック。
- 前記絶縁媒体は、1.5未満の屈折率を有する、請求項2に記載の光学スタック。
- 前記絶縁媒体は、空気である、請求項3に記載の光学スタック。
- 個別のナノ構造は、有機被覆を有していないか、または低屈折率有機被覆を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記絶縁媒体は、HPMCであり、前記複数の伝導性ナノ構造は、銀ナノワイヤであり、HPMCおよび前記複数の伝導性ナノ構造の重量比は、約1:1であり、前記ナノ構造層は、100オーム/スクエア未満のシート抵抗を有する、請求項2に記載の光学スタック。
- 前記複数の伝導性ナノ構造が前記基板よりも前記入射光に近接するように配向される、請求項1〜6のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記ナノ構造層の真上に位置するオーバーコートをさらに備え、前記オーバーコートは、1.5未満の屈折率を有する、請求項7に記載の光学スタック。
- 前記オーバーコートは、前記絶縁媒体と同一の材料である、請求項8に記載の光学スタック。
- 前記オーバーコートは、1.45以下の屈折率を有する低屈折率OCA層である、請求項8に記載の光学スタック。
- 前記基板と前記ナノ構造層との間に間置されるアンダーコートをさらに備え、前記アンダーコートは、前記ナノ構造層の真下に位置し、前記アンダーコートは、前記絶縁媒体の屈折率および前記基板の屈折率よりも高い屈折率を有する、請求項7〜10のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記アンダーコートは、少なくとも1.65の屈折率を有する、請求項11に記載の光学スタック。
- 前記アンダーコートは、TiO2、ポリイミド、SiO2、またはZnO2を含む、請求項12に記載の光学スタック。
- 前記入射光に最も近接し、少なくとも1.7の屈折率を有する最外カバー層をさらに備える、請求項7〜13のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記最外カバー層は、TiO2層である、請求項14に記載の光学スタック。
- 前記ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、前記伝導性領域は、第1のシート抵抗を有し、前記非伝導性領域は、第2のシート抵抗を有し、前記第1のシート抵抗は、前記第2のシート抵抗よりも少なくとも103大きい、請求項7〜15のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記基板が前記複数の伝導性ナノ構造よりも前記入射光に近接するように配向される、請求項1〜6のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記基板と前記ナノ構造層との間に間置されるオーバーコートをさらに備え、前記オーバーコートは、1.5以下の屈折率を有する、請求項17に記載の光学スタック。
- 前記オーバーコートは、前記絶縁媒体と同一の材料である、請求項18に記載の光学スタック。
- 前記オーバーコートは、1.45以下の屈折率を有する、請求項18に記載の光学スタック。
- 前記ナノ構造層の真下に位置するアンダーコートをさらに備え、前記アンダーコートは、前記絶縁媒体の屈折率よりも高い屈折率を有する、請求項17〜20のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記アンダーコートは、少なくとも1.65の屈折率を有する、請求項21に記載の光学スタック。
- 前記アンダーコートは、TiO2、ポリイミド、SiO2、またはZnO2を備える、請求項22に記載の光学スタック。
- 前記入射光に最も近接し、少なくとも1.7の屈折率を有する最外カバー層をさらに備える、請求項17〜23のいずれかに記載の光学スタック。
- 前記最外カバー層は、TiO2層である、請求項24に記載の光学スタック。
- 前記ナノ構造層内に伝導性領域と、非伝導性領域とを備え、前記伝導性領域は、第1のシート抵抗を有し、前記非伝導性領域は、第2のシート抵抗を有し、前記第1のシート抵抗は、前記第2のシート抵抗よりも少なくとも103大きい、請求項17〜25のいずれかに記載の光学スタック。
- 請求項1〜26のいずれかに記載の光学スタックと、LCDモジュールとを備えるディスプレイであって、前記光学スタックおよび前記LCDモジュールは、空間を画定し、前記空間は、1よりも大きい屈折率を有する屈折流体または透明な光学的接着材料で充填される、ディスプレイである。
- それぞれ、基板と、複数の伝導性ナノ構造を有するナノ構造層とを有する第1および第2の基本光学スタックを提供することと、
1.45以下の屈折率を有する低屈折率OCA層によって、前記第1の基本光学スタックを前記第2の基本光学スタックに積層することと
を含む、プロセス。 - 前記第1の基本光学スタックを提供することは、(a)前記第1の基本光学スタックの上に位置する保護オーバーコートを有する第1の標準透明導体を提供することであって、個別の伝導性ナノ構造は、有機被覆で被覆される、ことと、(b)前記保護オーバーコートおよび前記伝導性ナノ構造の前記有機被覆を除去するように、前記第1の標準透明導体をプラズマ処理することとを含む、請求項28に記載のプロセス。
- 前記第1の基本光学スタックは、第1の複数の実質的に平行な導電線を有し、前記第2の基本光学スタックは、第2の複数の実質的に平行な導電線を有し、積層することは、前記第1の複数の実質的に平行な導電線が、前記第2の複数の実質的に平行な導電線と実質的に垂直であるように、前記第1の基本光学スタックを前記第2の基本光学スタックに接着することを含む、請求項28または請求項29に記載のプロセス。
- 積層する前に、前記第1および第2の基本光学スタック上に金属トレースおよび接点を形成することをさらに含む、請求項30に記載のプロセス。
- 光学スタックにおける拡散反射を低減させるためのプロセスであって、
複数の相互接続ナノ構造および結合剤を含むナノ構造層を基板上に形成することであって、個別のナノ構造は、有機被覆を有する、ことと、
前記ナノ構造層をプラズマ処理することと
を含む、プロセス。 - プラズマ処理することは、前記ナノ構造上の前記結合剤および前記有機被覆を除去する、請求項32に記載のプロセス。
- 光学スタックにおける拡散反射を低減させるためのプロセスであって、
複数の相互接続ナノ構造および結合剤を含むナノ構造層を基板上に形成することであって、個別のナノ構造は、第1の屈折率を有する第1の有機被覆を有する、ことと、
前記第1の有機被覆を、前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の有機被覆と変位させることと
を含む、プロセス。 - 前記第1の有機被覆は、ポリビニルピロリドンであり、前記第2の有機被覆は、アニオン性フルオロ界面活性剤である、請求項34に記載のプロセス。
- 光学スタックにおける拡散反射を低減させるためのプロセスであって、
複数の相互接続ナノ構造と、第1の屈折率を有する第1の結合剤とを含むナノ構造層を基板上に形成することと、
前記第1の結合剤を除去することと、
前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の絶縁媒体を被覆することと
を含む、プロセス。 - 前記絶縁媒体は、1.45以下の屈折率を有する、請求項36に記載のプロセス。
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