JP2015513487A - インクジェットで印刷された導電線を含む透明積層体とその生成方法 - Google Patents
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Abstract
導電性メッシュを含む透明体が開示される。導電性メッシュは、ポリマーフィルムまたはガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタン基材上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成され、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。導電性メッシュを含む透明体を含む飛行体もまた、開示される。さらに、ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることによって透明体を調製する方法であって、導電性メッシュがインクジェットで印刷された複数の導電線によってポリマーフィルム上に形成される方法が、開示される。
Description
以下の記載は、一般に導電性メッシュを含む透明体に関する。さらに詳しくは、以下の記載は、インクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュを含む透明体であって、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する透明体と、前記透明体を含む飛行体または地上車両とに関する。さらに、以下の記載は、導電性メッシュを含む透明体を調製する方法に関する。
導電性透明体は様々な用途を有する。例えば、導電性透明体は、飛行体（例えば航空機）の天蓋、窓またはフロントガラスとして、または地上車両の装甲グレードの透明体、例えばＡＭ Ｇｅｎｅｒａｌ ＨＭＭＷＶ（「ＨＵＭＶＥＥ（商標）」）のフロントガラスまたは窓として、使用することができる。ＨＵＭＶＥＥ（商標）は、ＡＭ Ｇｅｎｅｒａｌ， ＬＬＣの登録商標である。航空機の天蓋、窓またはフロントガラス、または地上車両の装甲グレードの透明体として使用される場合、透明体は、曇り除去能力および氷除去能力を有することが有用である。例えば、曇り除去および氷除去は、特に、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層または電気めっき格子などの透明体の導電性部分を介して透明体（例えば、窓またはフロントガラス）を加熱することにより達成することができ、こうして、透明体上での、氷や結露の生成を防ぐかまたは低下させ、またはすでに形成された氷を溶かしたり結露を蒸発させたりする。ＩＴＯ層は、時に、装甲グレードの透明体の導電性部分として含まれる。
導電性透明体はまた、静電荷の蓄積を防ぐかまたは低下させることができ、かつ電磁気干渉（ＥＭＩ）シールド能力を有し、こうして、ビークル内の電子システムを電磁気干渉からシールドできることも有利である。静電荷の蓄積は、降水空電（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｃ）攻撃および／または稲妻攻撃の結果として、透明体上で蓄積し得る静電気を枯渇させるかまたは消費することにより、防ぐかまたは低下させることができる。さらに、ＥＭＩシールドは、透明体を通した破壊性電磁放射線（すなわち、電子システムに干渉する電磁放射線）の伝搬を防ぐかまたは低下させることにより提供することができる。
典型的な航空機透明体は、製造することが高価な導電性部分を含み、しばしば低い収率で製造される。例えば、透明体の導電性部分は織り金網でもよい。さらに、一部の航空機の窓は電気めっき格子を含み、これは、有機プライマー、銅、フォトマスクおよびレジストの適用を必要とし、銅およびニッケルの電気めっきを必要とする。これらのプロセスの各工程はプロセスの複雑さを増し、製造費用を上昇させ、取り扱い損傷のリスクを上昇させる。例えば、典型的な航空機透明体および装甲グレード透明体は、高価なチャンバーを必要とし、時間がかかり、それ自体が透明体またはそのコーティングに欠陥を作り出す可能性のある蒸着プロセスを使用して製造される。
さらに、既存の航空機透明体は、しばしば、満足できる氷除去能力、静電気消費能力および／またはＥＭＩシールド能力を提供せず、現在使用されている一部の導電性透明体は、満足できない寿命を有する。従って、氷除去能力、静電気消費能力および／またはＥＭＩシールド能力を提供するように構成することができ、かつ電気めっき、蒸着、および織り金網の形成などの従来の工業的方法よりも簡便で経済的な方法により製造することができる、耐久性のある導電性の航空機透明体および導電性の装甲グレード透明体に対するニーズがある。
本発明の態様による形態は、基材と、前記基材上のポリマーフィルムと、前記ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュとを含む透明体であって、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体に関する。本発明の態様による導電性メッシュ（および例示的透明体自体）は、典型的な透明体を製造するのに必要な非常に高価な蒸着チャンバーを必要としないため、導電性メッシュを含むことにより、本発明の態様による透明体は、既存の航空機透明体または装甲グレード透明体よりはるかに低コストで製造することができる。さらに、本発明の態様による導電性メッシュは、任意の広範囲の導電性を有することができ、従って、優れたＥＭＩシールドまたは静電気消費および／または氷除去もしくは曇り除去を提供するように構成することができる。
ある態様において、透明体は、電磁気干渉（ＥＭＩ）シールドを提供するように構成される。
インクジェットで印刷された複数の導電線は、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線を電流が通る場合に、透明体を加熱することにより、透明体から氷を除くように構成されることができる。
導電性メッシュは、約０．０２〜約１，０００Ω／□の範囲のシート抵抗を有することができる。
導電性メッシュは、約０．０２〜４００Ω／□未満の範囲のシート抵抗を有することができる。
導電性メッシュは、約０．０２〜約１００Ω／□の範囲のシート抵抗を有することができる。
導電性メッシュは、約０．０２〜約４Ω／□の範囲のシート抵抗を有することができる。
ある態様において、インクジェットで印刷された複数の導電線は、インクジェットで印刷された金属を含む。
例えば、インクジェットで印刷された複数の導電線は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、およびそれらの組合せからなる群から選択される金属を含むことができる。
ある態様において、ポリマーフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む。
ある態様において、基材は、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む。例えば、基材のポリウレタンはＯＰＴＩＣＯＲでもよく、これは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から得ることができる。ＯＰＴＩＣＯＲは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標である。
ある態様において、透明体は、ポリマーフィルム上の被覆層と、被覆層とポリマーフィルムとの間の第１の結合フィルムと、ポリマーフィルムと基材との間の第２の結合フィルムと、をさらに含む。
被覆層は、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ガラス、またはポリウレタンを含むことができる。例えば、被覆層のポリウレタンはＯＰＴＩＣＯＲでもよく、これは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から得ることができる。ＯＰＴＩＣＯＲは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標である。
第１の結合フィルムは、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、またはシリコーンを含むことができる。
第２の結合フィルムは、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、またはシリコーンを含むことができる。
ある態様において、透明体は、約６０％以上の可視光線透過率を有する。
ある態様において、飛行体は上記いずれかの透明体を含む。
本発明の態様による形態はまた、基材であって、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む基材と、前記基材上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュと、を含む透明体であって、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体に関する。
本発明の例のさらに別の形態は、透明体を調製する方法であって、ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることを含み、導電性メッシュが前記ポリマーフィルム上にインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成されている、方法に関する。
ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることは、被覆層と、第１の結合フィルム、ポリマーフィルムと、第２の結合フィルムと、基材とを共に積層させることを含むことができる。
被覆層と第１の結合フィルムとポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層させることは、ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層させて積層した基材を形成させること、被覆層と前記第１の結合フィルムとを共に積層させて、積層した被覆層を形成させること、および積層した基材と前記積層した被覆層とを共に積層させること、を含むことができる。
ある態様において、前記ポリマーフィルムと前記基材とを共に積層させることは、約１５分〜約５時間の範囲の時間で、約１２５°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱すること、および約５０ｐｓｉ〜約２２０ｐｓｉの範囲の圧力下でプレスすることを含むことができる。
例えば、ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層させることは、約１５０°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することを含むことができる。
ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層させることは、約５０ｐｓｉ〜約２２０ｐｓｉの範囲の圧力でプレスすることを含むことができる。
ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層させることは、約１５分〜約５時間の範囲の時間で行うことができる。
被覆層と第１の結合フィルムとを共に積層させて積層した被覆層を形成することは、約１００°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することを含むことができる。
被覆層と第１の結合フィルムとを共に積層させて積層した被覆層を形成することは、約１００ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの範囲の圧力でプレスすることを含むことができる。
被覆層と第１の結合フィルムとを共に積層させて積層した被覆層を形成することは、約１時間〜約５時間の範囲の時間で行うことができる。
積層した基材と積層した被覆層とを共に積層させることは、約１００°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することを含むことができる。
積層した基材と積層した被覆層とを共に積層させることは、約１００ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの範囲の圧力でプレスすることを含むことができる。
積層した基材と積層した被覆層とを共に積層させることは、約１時間〜約５時間の範囲の時間で行うことができる。
本発明の態様はまた、航空機透明体の氷を除くかまたは曇りを除く方法であって、基材と、前記基材上のポリマーフィルムと、インクジェット印刷により前記ポリマーフィルム上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュと、を含む透明体を加熱し、ここで前記透明体は航空機に付着され、前記透明体を加熱することは、少なくとも１つの導電線に電流を印加することを含む、方法に関する。
本発明の他の態様は、航空機透明体の氷を除くかまたは曇りを除く方法であって、基材と、前記基材上にインクジェット印刷により堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュと、を含む透明体を加熱することを含み、ここで前記透明体は航空機に付着され、前記透明体を加熱することは、少なくとも１つの導電線に電流を印加することを含む、方法に関する。
本発明の態様は、電磁気干渉（ＥＭＩ）をシールドするように航空機を構成する方法であって、透明体を航空機に付着することを含み、ここで前記透明体は、基材と、前記基材上のポリマーフィルムと、インクジェット印刷により前記ポリマーフィルム上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュとを含む、方法に関する。
本発明の他の態様は、電磁気干渉（ＥＭＩ）をシールドするように航空機を構成する方法であって、透明体を航空機に付着することを含み、ここで前記透明体は、前記基材と、インクジェット印刷により前記基材上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュとを含む、方法に関する。
本発明の態様はまた、装甲グレード透明体の氷を除くかまたは曇りを除く方法であって、この方法が、装甲グレード透明体であって、衝撃（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）基材と、前記衝撃基材上のポリマーフィルムと、インクジェット印刷により前記ポリマーフィルム上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュと、を含む装甲グレード透明体を加熱することを含み、ここで前記装甲グレード透明体を加熱することは、少なくとも１つの導電線に電流を印加することを含む、方法に関する。
本発明のさらに別の態様は、装甲グレード透明体の氷を除くかまたは曇りを除く方法であって、この方法が、装甲グレード透明体であって、衝撃基材と、インクジェット印刷により前記衝撃基材上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュと、を含む装甲グレード透明体を加熱することを含み、ここで前記装甲グレード透明体を加熱することは、少なくとも１つの導電線に電流を印加することを含む、方法に関する。
本発明の態様はまた、電磁気干渉（ＥＭＩ）をシールドするようにビークルを構成する方法であって、装甲グレード透明体をビークルに付着することを含み、ここで前記透明体は、衝撃基材と、前記衝撃基材上のポリマーフィルムと、インクジェット印刷により前記ポリマーフィルム上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュとを含む、方法に関する。
本発明の他の態様はまた、電磁気干渉（ＥＭＩ）をシールドするようにビークルを構成する方法であって、装甲グレード透明体をビークルに付着することを含み、ここで前記透明体は、衝撃基材と、インクジェット印刷により前記衝撃基材上に堆積された複数の交差する導電線により形成された導電性メッシュとを含む、方法に関する。
本発明の態様はまた、スマート窓であって、スマート窓は、透明基材と、前記透明基材上の第１の透明電極と、前記第１の透明電極上の透過率制御層と（ここで前記透過率制御層は前記スマート窓の光透過を変化させるように構成され、）、前記透過率制御層上の第２の透明電極とを含み、ここで前記第１および前記第２の透明電極の１つは、インクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュを含み、前記少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、インクジェットで印刷された少なくとも１つの他の導電線と交差する、スマート窓に関する。
ある態様において、前記スマート窓はさらに、前記第１の透明電極と前記透明基材との間にポリマーフィルムを含む。
ある態様において、前記スマート窓は、前記第２の透明電極上にポリマーフィルムを含む。
前記導電性メッシュは、前記ポリマーフィルム上に直接インクジェットで印刷されるか、または前記透明基材上に直接インクジェットで印刷されてよい。
添付の図面は、本明細書ともに本発明の例示的態様を示し、明細書中の記載と伴に本発明の原理を説明するのに有用である。
以下の詳細な説明と特許請求の範囲において、種々のフィルムと層は、１つまたはそれ以上の追加のフィルムや層の「上」にあるとして記載される。この言葉は、フィルムや層の相対的位置を示すのみである。すなわち、ある態様では、２つのフィルムおよび／または層が文字通り互いのすぐ隣にあり、他の態様では、同じ２つのフィルムおよび／または層は、１つまたはそれ以上のフィルムおよび／または層により分離される。いずれの場合も、２つのフィルムおよび／または層の１つは、他のフィルムまたは層の「上」にあると見なされる。また「上」は「より下」を意味することがある。例えば、別のフィルムまたは層の「上」にあるフィルムまたは層はまた、見方により、他のフィルムまたは層の「より下」にあると見なすことができる。さらに本明細書において用語「フィルム」は、他の形状物によって支持されない場合は、静的形状を保持しない薄く柔軟性のあるシートを指す。
本発明の態様は、導電性メッシュを含む透明体に関する。このような透明体は、例えば、飛行体（例えば航空機）の天蓋、窓またはフロントガラスとして、または地上車両の装甲グレードのフロントガラスまたは窓として、様々な用途を有する。例えば、本発明の態様による透明体は、ＡＭ Ｇｅｎｅｒａｌ ＨＭＭＷＶ（「ＨＵＭＶＥＥ（商標）」）のフロントガラスまたは窓として使用することができる。従って、本発明の例示的態様は、導電性メッシュを含む透明体を含む飛行体に関する。
ある態様において、導電性メッシュは、ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成され、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。導電性メッシュの例は、ＣＩＭＡ Ｎａｎｏｔｅｃｈ， Ｉｎｃ．， Ｄｏｎｔｅｃｈ， Ｉｎｃ．、Ａｐｐｌｉｎｅｄ Ｎａｎｏｔｅｃ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ， Ｉｎｃ．、ＮａｎｏＭａｓ ＴＥｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．、およびＦＵＪＩＦＩＬＭ Ｄｉｍａｔｉｘ， Ｉｎｃ．から得ることができる。別の態様において、導電性メッシュは、基材上（例えば、物理的に接触している）のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成され、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。例えばインクジェットで印刷された複数の導電線は、例えばガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンなどの基材上に直接インクジェットで印刷することができる。ある態様において、基材のポリウレタンはＯＰＴＩＣＯＲでもよく、これは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から得ることができる。ＯＰＴＩＣＯＲは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標である。例えば、基材のポリウレタンは、米国特許出願公開第２００９／０２８０３２９号明細書（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）に記載されている任意のポリウレタンでよい。導電線の例は、例えばＮｏｖａｃｅｎｔｒｉｘから入手できるＭＥＴＡＬＯＮ（商標）導電性インクなどのインクジェット印刷用導電性インクにより調製することができる。ＭＥＴＡＬＯＮ（商標）は、Ｎｏｖａｃｅｎｔｒｉｘの商標である。本発明の態様は、導電性メッシュを含む透明体を調製するための方法に関する。
本発明は、本発明の例示的態様が示されている添付の図面を参照して、以下に説明される。この図面は、本質的に例示的であり、本発明を限定するものと解してはならない。図面において、フィルム、層、および領域の厚さは、例示を容易にするために誇張されている場合がある。
透明体の例示的態様は図１に示される。図１に示される透明体２００は、航空機の天蓋、窓またはフロントガラスとして、または地上車両の装甲グレード透明体などの装甲グレード透明体として、使用することができる。図１に示されるように、透明体２００は、基材２０と導電性メッシュ４０とを含む。導電性メッシュ４０は、インクジェットで印刷された複数の導電線を含み、ここで少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。導電性メッシュ４０はポリマーフィルム上にあってもよく、インクジェットで印刷された複数の導電線は、物理的にポリマーフィルムと接触してもよい。あるいは、インクジェットで印刷された複数の導電線は、基材２０上に直接インクジェットで印刷されていてもよい（例えば、インクジェットで印刷された導電線が物理的に基材２０に接触してもよい）。しかし、透明体は、単一の導電性メッシュを有することに限定されない。例えば導電性メッシュ４０は繰り返されて、基材３０上に積み重ねられた構造を形成してもよい。導電性メッシュ４０はまた基材２０の反対側にもあって、サンドイッチ構造を形成してもよい。基材２０の反対側の導電性メッシュ４０は、単一のフィルム、または積み重ねられた構造を形成する複数のフィルムでもよい。
本発明のいくつかの態様において、複数の導電線は互いに間隔を置いて配置される。例えば、インクジェットで印刷された複数の導電線は、ＥＭＩシールド性、氷除去性および／または曇り除去性を提供する導電性メッシュに適した任意の距離を置いて配置してもよい。例えば間隔は、透明体を通した、シールドされる特定の範囲の電磁放射線の伝達を、防止または低下するのに適したサイズを有することが好ましい。間隔が大きすぎる（例えば、シールドすべき電磁放射線の波長より大きい）場合、導電性メッシュは所望のシールドを提供しないであろう。導電性メッシュのＥＭＩシールド性に対するこのような間隔の効果の点で、メッシュ中の間隔は、シールドされる電磁放射線の波長より小さいかまたは実質的に小さい（例えば、電子システムに干渉する破壊性電磁放射線の波長より実質的に小さい）ことが好ましい。
しかし、メッシュ中のインクジェットで印刷された導電線の配置は限定的ではない。すなわち、メッシュ（すなわち、インクジェットで印刷された複数の導電線）は、パターンまたはモザイク細工の任意の形態で配置することができる。例えばメッシュは、正方形の格子、三角形のタイル、六角形のタイル、または直線、波線、正弦波線、またはジグザグの線から形成される格子として配置してもよい。メッシュは、均一、不均一、繰り返し、またはランダムパターンの任意の形態で配列することができる。インクジェットで印刷された複数の導電線の正方形格子配置の例示的態様は、図２に示した導電性メッシュの模式図に見られる。図２から明らかなように、インクジェットで印刷された複数の導電線は直線で示され、これは、インクジェットで印刷された導電線間の正方形の繰り返しパターンを定義する。この具体的な態様において、インクジェットで印刷された導電線の各々は、約２５μｍの幅を有するが、これらに限定されない。さらに、この具体的な態様において、インクジェットで印刷された導電線間の各正方形は、約２５０μｍの幅を有するが、これらに限定されない。
本発明の態様による透明体の追加のフィルムおよび層が、以下に記載される。具体的な態様に依存して、これらの追加のフィルムおよび／または層は、透明体中に存在しても存在しなくてもよい。例えば、本発明の態様による透明体は図３に示される。さらに、この態様による透明体の分解透視図が図４に示される。図３および図４から明らかなように、透明体３００は、被覆層６０と、第１の結合フィルム５０と、ポリマーフィルム４２上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュと、第２の結合フィルム３０と、基材２０とを含む。被覆層６０と、第１の結合フィルム５０と、ポリマーフィルム４２と、第２の結合フィルム３０とは、基材２０上に１回積み重ねられるか、または、これらは複数回繰り返されて、多重積み重ね構造を形成してもよい。さらに、これらのフィルムおよび層は、基材２０の両側にあってサンドイッチ構造を形成してもよい。基材２０の両側にあるフィルムおよび層は、１回積み重ねられるか、または、これらは複数回繰り返されて、多重積み重ね構造を形成してもよい。
被覆層６０は、透明体を保護する。これは、耐久性があり、引掻きまたは他の形態の物理的損傷に対して抵抗できることが好ましい。被覆層はまた、気候による損傷または化学攻撃の他の形態に対しても抵抗できることが好ましい。例えば、被覆層６０は、任意の適切な有機樹脂、例えばポリアクリレート（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ポリカーボネート（例えば、ビスフェノールＡポリカーボネート）、またはポリウレタン、ガラス、または適切な透過性および防御性を有する任意の他の材料を含んでよい。ある態様において、被覆層のポリウレタンはＯＰＴＩＣＯＲであり、これは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から得ることができる。ＯＰＴＩＣＯＲは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標である。例えば、被覆層のポリウレタンは、米国特許出願公開第２００９／０２８０３２９Ａ１号明細書（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）に記載されている任意のポリウレタンでよい。被覆層は、約０．１インチ〜約０．７５インチの厚さを有することができる。
第１の結合フィルム５０は、被覆層６０中の不完全性をカバーし、ポリマーフィルム４２への被覆層６０の接着を促進する。例えば、第１の結合フィルム５０は、被覆層６０をポリマーフィルム４２に結合させ、そして、そこに結合することができるはずである。ある態様において、第１の結合フィルム５０は、ポリウレタン、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、シリコーン、または適切な接着性を有する他の材料を含む。ポリウレタンは、１００，０００〜３００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量を有することができるが、これに限定されない。ポリビニルブチラールは、２００，０００〜３００，０００の範囲の分子量を有することができるが、これに限定されない。第１の結合フィルム５０は、約０．００３〜約０．１００インチの範囲の厚さを有することができる。
第１の結合フィルム５０と同様に、第２の結合フィルム３０は、基材２０中の不完全性をカバーし、ポリマーフィルム４２への基材２０の接着を促進する。従って、第２の結合フィルム３０は、基材２０をポリマーフィルム４２に結合させ、そしてそこに結合することができるはずである。ある態様において、第２の結合フィルム３０は、ポリウレタン、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、シリコーン、または適切な接着性を有する他の材料を含む。ポリウレタンは、１００，０００〜３００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量を有することができるが、これに限定されない。ポリビニルブチラールは、２００，０００〜３００，０００の範囲の分子量を有することができるが、これに限定されない。第２の結合フィルム３０は、約０．００３〜約０．１００インチの範囲の厚さを有することができる。
上記のように、ある態様において、導電性メッシュは、ポリマーフィルム４２上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成される。インクジェットで印刷された複数の導電線は、任意の適切なポリマーフィルム、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリウレタン上にインクジェットで印刷することができる。本発明の他の態様において、導電性メッシュは、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、または任意の他の適切な基材上にインクジェットで印刷された複数の導電線により形成される。本発明の任意の態様において、複数の導電線は、Ｎｏｖａｃｅｎｔｒｉｘから入手できるＭＥＴＡＬＯＮ（商標）導電性インクなどのインクジェット印刷導電性インクにより調製することができる。ある態様において、インクジェットで印刷された複数の導電線は、任意の適切なインクジェットで印刷された金属、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、およびそれらの組合せからなる群から選択される金属などを含む。例えば、インクジェットで印刷された複数の導電線は、Ｃｕを含んでよい。複数の電導性インクジェットで印刷された線は、エポキシ、または適切な結合特性を有する任意の他の材料を、さらに含んでよい。
さらに後述されるように、インクジェットで印刷された複数の導電線は、透明体がＥＭＩシールドを提供するように構成されるように、形成することができる。さらに後述されるように、インクジェットで印刷された複数の導電線は、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線を電流が通る場合に、透明体を加熱することにより、透明体から氷を除くように構成されることができる。例示的透明体のＥＭＩシールド能力または氷除去能力は、導電性メッシュ４０のシート抵抗から生じる。例えば、ある態様において、導電性メッシュ４０は、約０．００２Ω／□〜約１０００Ω／□のシート抵抗を有してよい。他の態様において、導電性メッシュ４０は、４００Ω／□未満のシート抵抗を有してよい。さらに他の態様において、導電性メッシュ４０は、１００Ω／□未満のシート抵抗を有してよい。
導電性メッシュ４０は、ポリマーフィルム４２の上にあってもよい。ポリマーフィルムは、任意の適切なポリマー、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含んでよいが、本発明はこれらに限定されない。ある態様において、複数の導電線は物理的にポリマーフィルムに接触する。例えば、インクジェットで印刷された複数の導電線は、ポリマーフィルム上にインクジェット印刷することができる（例えば、インクジェット印刷によりポリマーフィルム上に堆積される）。ポリマーフィルムは、約７０μｍ〜約１，０００μｍの範囲の厚さを有することができる。インクジェットで印刷された複数の導電線は、それぞれ約２０μｍ〜約５０μｍの範囲の幅を有することができる。インクジェットで印刷された複数の導電線は、それぞれ約５０ｎｍ〜約５μｍの範囲の厚さを有することができる。導電線の厚さおよび／または幅を変化させて、透明体のＥＭＩシールド性、氷除去性、および／または曇り除去性を変化させることができる。
被覆層６０と同様に、基材２０は透明体３００を保護する。従って基材２０は、耐久性があり、かつ引掻きまたは他の形態の物理的損傷に対して抵抗できることが好ましい。基材はまた、気候による損傷または化学攻撃の他の形態に抵抗することが好ましい。例えば、基材２０は、任意の適切な有機樹脂、例えばポリカーボネート（例えば、ビスフェノールＡポリカーボネート）、ポリアクリレート（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、またはポリウレタン、ガラス、または適切な透過性および防御性を有する任意の他の材料を含んでよい。ある態様において、基材のポリウレタンはＯＰＴＩＣＯＲであり、これは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から得ることができる。ＯＰＴＩＣＯＲは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標である。例えば、基材のポリウレタンは、米国特許出願公開第２００９／０２８０３２９Ａ１号明細書（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）に記載されている任意のポリウレタンでよい。基材は、約０．１２５インチ〜約０．７５インチの厚さを有することができる。
透明体を調製するための方法が、以下に一般的に記載される。例えば、本発明のある態様において、透明体を調製する方法は、基材上にインクジェット印刷することを含み、ここで、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。上記のように、基材は、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ＯＰＴＩＣＯＲ、または適切な透過性および防御性を有する任意の他の材料を含んでよい。ある態様において、基材のポリウレタンはＯＰＴＩＣＯＲであり、これは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から得ることができる。ＯＰＴＩＣＯＲは、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標である。例えば、基材のポリウレタンは、米国特許出願公開第２００９／０２８０３２９Ａ１号明細書（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）に記載されている任意のポリウレタンでよい。インクジェットで印刷された導電線は、任意の適切なインクを基材上にインクジェット印刷することにより形成することができる。例えば、導電線は、基材上のＮｏｖａｃｅｎｔｒｉｘから入手できるＭＥＴＡＬＯＮ（商標）導電性インクなどのインクジェット印刷導電性インクにより調製することができる。インクジェット印刷は、例えば、Ｈｕａｎｇ， Ｌｕらの“Ｇｒａｐｈｅｎｅ−ｂａｓｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｉｎｋｓ ｆｏｒ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｎｓｏｒｓ”、Ｎａｎｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ （２０１１），ｖｏｌ．４，ｉｓｓｕｅ ７，６７５−６８４（その全体の内容を参照により本明細書中に取り込む）に記載されているような、任意のインクジェット印刷法に従って実施することができる。
インクジェット印刷は、低コストで、広範囲の基材に適合する非接触適用であるという利点を有する。さらに、インクジェット印刷はマスクパターン化を必要とせず、低温で実施でき、真空加工を必要としない。インクジェット印刷は、基材に接触することなく導電性流体を堆積することができる。インクジェット印刷は、コンピューターでデジタル操作して、正確に格子線を引くことができる。インクジェットプリンターは、約２５４ミクロンの距離で離れた数個のノズルを有することができ、約１〜約１０ピコリットルの範囲のサイズの液滴を形成することができるが、本発明はこれに限定されない。ある態様において、ノズルは、圧電効果の結果として基材へインク液滴を適用する。例えば、Griggs, C. らの”Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”、ＩＮｄｕｓｔｒｉａｌ＋Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ， Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ ２０１０（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｍａｔｉｘ．ｃｏｍ／ｆｉｌｅｓ／ｉｓｐ０５−０６１０ｐ１８−２２．ｐｄｆで入手できる）（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）に記載されているように、インクジェット印刷は、２０μｍという小さい形状を印刷するのに使用することができる。
本発明の別の態様において、透明体を調製する方法は、ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることを含み、ここで、導電性メッシュは、ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成される。例えば図５に示されるように、ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材（例えば、ポリマーフィルム４２と第２の結合フィルム３０と基材２０）とを共に、積層プロセス４００で積層して、積層した基材７０を形成することができる。この積層プロセスの模式図は図６に示される。この積層プロセスは、ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを、約２００°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することを含んでよい。さらに、この積層プロセスは、ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを、約５０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの範囲の圧力でプレスすることを含んでよい。ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層させることは、約１５分〜約５時間の範囲の時間で行うことができる。
図７に示されるように、被覆層と第１の結合フィルム（例えば、被覆層６０と第１の結合フィルム５０）は、積層プロセス５００で共に積層されて、積層した被覆層８０を形成することができる。この積層プロセスの模式図は図８に示される。この積層プロセスは、被覆層と第１の結合フィルムとを、約１００°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することを含んでよい。さらに、この積層プロセスは、被覆層と第１の結合フィルムと基材とを、約１００ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの範囲の圧力でプレスすることを含んでよい。被覆層と第１の結合フィルムとを共に積層させることは、約１時間〜約５時間の範囲の時間で行うことができる。
図９に示されるように、積層した被覆層８０と積層した基材７０は、積層プロセス６００で共に積層されて、透明体３００を形成することができる。この積層プロセスの模式図は図１０に示される。この積層プロセスは、積層した被覆層と積層した基材とを、約１００°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することを含んでよい。さらに、この積層プロセスは、積層した被覆層と積層した基材とを、約１００ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの範囲の圧力でプレスすることを含んでよい。積層した被覆層と積層した基材とを共に積層させることは、約１時間〜約５時間の範囲の時間で行うことができる。上記積層プロセスの１つまたはそれ以上は、真空にした気密真空プラスチックバッグ中で行うことができる。さらに、上記積層プロセスの１つまたはそれ以上は、オートクレーブ中で行うことができる。
本発明の態様による透明体は、平らな透明体または成形された透明体でもよい。したがって、透明体を調製する上記方法はまた、透明体を成形することを含んでよい。透明体は、上記調製プロセスのいずれかの前、その最中、または後に成形することができる。例えば基材は、基材上への複数の導電線のインクジェット印刷の前、その最中、または後に成形することができる。さらに基材は、基材とポリマーフィルムとを共に積層させる前、その最中、または後に成形することができる。例えば基材は、ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと基材とを共に積層して、積層した基材を形成する前または後に成形することができるか、または、これは積層プロセス中に成形することができる。さらに基材は、被覆層と第１の結合フィルムが共に積層されて、積層した被覆層を形成する前または後に成形することができるか、またはこれは積層プロセス中に成形することができる。同様に基材は、積層した被覆層と積層した基材とを共に積層して透明体を形成する前または後に成形することができるか、または、これは積層プロセス中に成形することができる。
本発明の態様による透明体は、既存の航空機透明体および装甲グレード透明体に対して顕著な利点を有する。例えば、本明細書に記載の導電性メッシュを使用することにより、本発明の透明体は、既存の航空機透明体や装甲グレード透明体を調製するのに必要な何百万ドルもする蒸着チャンバーを使用することなく、生成することができる。従って、本明細書に記載の透明体は、既存の航空機透明体や装甲グレード透明体よりもはるかに低いコストで製造することができる。
導電性メッシュは有用であるが、これらは、宇宙産業用途（例えば、航空機透明体）で使用されておらず、このような導電性メッシュは、装甲グレード透明体と組合せて使用されていない。これらの用途（例えば、宇宙産業および装甲グレード透明体用途）は、具体的な要件（さらに後述される）を有し、本発明の態様による導電性メッシュがこれらの要件を満足するであろうことは、以前は知られていなかった。実際本発明者らは、宇宙産業および装甲グレード透明体用途における、本明細書に記載の透明体と導電性メッシュの顕著な性能に驚かされた。しかし、これらの導電性メッシュおよび透明体を試験して、本発明者らは、これらが優れた耐久性、ＥＭＩシールド能力、氷除去能力、および／または曇り除去能力を示すことを、予想外に発見した。
導電性メッシュはまた、例えばディスプレイ装置での使用にも適している可能性があるが、本発明の導電性メッシュは、宇宙産業および装甲グレード透明体用途の具体的な要件に関する。例えば、本発明の態様による導電性メッシュは、本明細書に記載の特定の厚さ、材料、構成、および／またはシート抵抗を含む。ディスプレイ装置などの他の用途についての導電性メッシュは、宇宙産業および装甲グレード透明体用途の要件について構成されることはできない。例えば、ほこりが主要な関心事であるディスプレイ装置用の導電性メッシュは、宇宙産業および装甲グレード透明体用途には薄すぎるかまたはシート抵抗が高すぎる。さらに。ディスプレイ装置の導電性メッシュは、氷除去または曇り除去用に構成されていない。
本発明の例示的透明体は、航空機透明体または装甲グレード透明体に必要なＥＭＩシールドを提供するように構成されることができる。すなわち、透明体は、透明体を通した破壊性電磁放射線（すなわち、電子システムに干渉する電磁放射線）の伝搬を防ぐかまたは低下させるように構成されることができる。透明体を通した破壊性電磁放射線の伝搬を防ぐかまたは低下させることにより、透明体は、電子システム、例えば航空機の電子システムに対する電磁気干渉の影響を防ぐかまたは低下させる。さらに、透明体のＥＭＩシールドは、航空機内の電子システムから航空機の外の電子システムに放出される電磁気干渉の影響を防ぐかまたは低下させる。
導電性メッシュのＥＭＩシールド特性は、少なくとも部分的には、その導電性から生じる。例えば導電性メッシュの片側への電界の適用は、導電性メッシュにおいて電流を誘導し、これは導電性メッシュ内の電荷の移動を引き起こし、従って透明体の反対側の電界を打ち消す。誘導された電流の結果として、電磁放射線（例えば、電子システムに干渉する電磁放射線）は、少なくとも部分的には導電性メッシュにより反射され、こうして透明体を通した電磁放射線の伝搬を防ぐまたは低下させる。振動磁界は、実質的に同様の方法で導電性メッシュと相互作用するが、静磁界は相互作用しない。
導電性メッシュのＥＭＩシールドは、少なくとも部分的には、導電性メッシュ中の誘導電流から生じるため、導電性メッシュのシールド有効性は、少なくとも部分的には導電性メッシュの抵抗（またはシート抵抗、すなわち導電性）に依存する。例えば、導電性メッシュの抵抗（またはシート抵抗）が上昇すると、導電性メッシュ内で電流を誘導することがより困難になる。従って、導電性メッシュの抵抗を上昇させることは、典型的には導電性メッシュのＥＭＩシールド有効性を低下させる。従って透明体は、導電性メッシュの導電性（またはシート抵抗）を適切に選択することにより、ＥＭＩシールドを提供するように構成されることができる。例えば、ポリカーボネート構造体とポリカーボネート被覆層との間に導電性メッシュ例を含む例示的透明体のＥＭＩシールド有効性は、図１１に示されるグラフで見ることができる。図１１から明らかなように、透明体は、約１ＧＨｚ〜約１８ＧＨｚの範囲の周波数を有する電磁放射線について約２０ｄＢ〜約５０ｄＢの範囲のＥＭＩシールドを提供し、１８ＧＨｚでの平均シールド有効性は２５ｄＢである。航空機透明体または装甲グレード透明体に必要なＥＭＩシールドを提供するように構成されると、透明体は、電気接続、例えば母線（ｂｕｓ ｂａｒ）を含むが、このような電気接続はＥＭＩシールドを提供するのに必要ない場合がある。
さらに、導電性メッシュの導電性は、本来降水（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）攻撃および／または稲妻攻撃から生じるであろう透明体の静電荷の蓄積を防ぐまたは低下させることを可能にする。例えば、導電性メッシュは低シート抵抗（すなわち、高導電性）を有することができ、従って、本来透明体上で蓄積するであろう静電荷を失わせるかまたは散らす。低シート抵抗を有する導電性メッシュはまた、レーダー減衰などの追加の利点を提供することができる。従って導電性メッシュは、約０．０２Ω／□〜約１，０００Ω／□の範囲のシート抵抗を有することができる。例えば導電性メッシュは、４００Ω／□未満、または１００Ω／□未満のシート抵抗を有することができる。本発明の態様とは対照的に、連続的な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）導電性コーティングでは０．３Ω／□未満のシート抵抗は達成できないが、これは、特殊な航空機透明体には必要となる場合がある。
導電性メッシュの抵抗（またはシート抵抗）に加えて、導電性メッシュのＥＭＩシールドもまた、導電性メッシュの組成（例えば、インクジェットで印刷された導電線の組成）、インクジェットで印刷された各導電線の厚さ、シールドされた容積サイズ、シールドされている電磁放射線の周波数とサイズ、および導電性メッシュ中のインクジェットで印刷された導電線間の間隔に依存する。
ＥＭＩシールド能力を提供するように構成されることに加えて、またはその代わりに、透明体は、導電性メッシュの少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線を電流が通る場合に、透明体を加熱することにより、前記透明体から氷を除くかまたは曇りを除くように構成されることができる。すなわち、曇りの除去または氷の除去は、導電性メッシュの少なくとも一部に電流を印加して透明体（航空機の天蓋、窓またはフロントガラス、または装甲グレードのフロントガラスまたは窓）を加熱することにより達成することができ、こうして、結露または氷の形成を防ぐまたは低下させ、または透明体上にすでに形成された結露または氷を蒸発させるかまたは融解させることができる。
例えば、本発明の例示的態様による透明体の加熱パターンは、図１２に示される赤外線サーモグラフで見ることができる。赤外線サーモグラフは、電磁線スペクトルの赤外線範囲の放射線を検知し、フロントガラス／窓の熱画像を生成する熱イメージングカメラを使用して得られた。フロントガラス／窓は、フロントガラス／窓の表面温度が１００°Ｆ〜１５０°Ｆに達するまで１４／１８ＤＣボルトを使用して電力供給され、次にフロントガラス／窓の熱画像が記録された。これらの赤外線サーモグラフに見られるように、例示的透明体は、導電性メッシュの非常に低いシート抵抗（例えば、約０．０２Ω／□〜約４Ω／□）にもかかわらず、航空機の天蓋、窓またはフロントガラスの曇りを除くかまたは氷を除くのに適した優れた加熱パターンを示した。図１２で観察される加熱パターンは、例示的透明体が、いくつかの既存の透明体と比較して、より均一な加熱を示したという点で、既存の航空機透明体および装甲グレード透明体に対して、予想外で望ましい結果を提供する。
さらに、例示的透明体の具体的な氷除去能力および／または曇り除去能力は、特定の用途に合わせて調整することができる。典型的には、航空機操縦席のフロントガラスは、航空機操縦席の側面の窓より大きな氷除去能力を必要とし、従って、航空機操縦席のフロントガラスは、航空機操縦席の側面の窓（例えば、約１Ｗ／ｉｎ．２〜約２Ｗ／ｉｎ．２）より大きなワット／インチ数（例えば、約４Ｗ／ｉｎ．２〜約５Ｗ／ｉｎ．２）がそこに適用される。従って、透明体の氷除去能力および／または曇り除去能力は、導電性メッシュのシート抵抗を適切に選択することにより、特定の用途に合わせて調整することができる。さらに透明体は、氷除去または曇り除去を達成するために、母線などの電気接続を含むことができる。
本発明の態様による透明体は、氷除去能力またはＥＭＩシールド能力を独立して有するように構成されることができるが、本発明者らはまた、本発明の態様による透明体が、氷除去能力とＥＭＩシールド能力の両方（例えば、航空機透明体に有利な能力）を有するように構成されることができることを、驚くべきことに発見した。本発明の態様による透明体の氷除去能力とＥＭＩシールド能力の組合せは、既存の航空機透明体に対して、予想外の望ましい結果を提供する。
氷除去能力および／またはＥＭＩシールド能力に加えて、本発明の態様による透明体はまた、非常に高い可視光線透過率を有する。例えば、そのような透明体は、６０％超、６５％超、７０％超、または８４％超の可視光線透過率を有することができる。図１３に示されるグラフから明らかなように、本発明の例示的態様による透明体は、可視光線範囲（例えば、約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍの波長）並びに近赤外線範囲（例えば、約７００ｎｍ〜約９００ｎｍの波長）で、高い光透過率を有する。例えば、図１３のグラフは、本発明の例示的態様による透明体が、約７００ｎｍ〜約９００ｎｍの波長で約７４％の光透過率を有したことを示す。近赤外線は、近赤外線光を可視光に変換する装置を使用することにより肉眼で観察できるものより、広いスペクトルの電磁放射線を使用して使用者が画像を見ることを可能にする暗視用途に特に有用である。
さらに本発明の態様は、可変の光透過性を有するスマート窓または切替可能窓などの透明体に関する。例えば本発明の態様は、エレクトロクロミック装置、懸濁粒子装置、および液晶装置に関する。上記導電性メッシュは、上記装置のいずれにおいても、１種またはそれ以上の透明の電極として使用することができる。例えば、エレクトロクロミック装置、懸濁粒子装置、または液晶装置は、インクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュを含む透明電極を含むことができ、ここで、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。これらの装置で透明電極として使用される場合、導電性メッシュは、本発明の他の態様に上記したポリマーフィルムでも、または基材でもよい。導電性メッシュの操作または構成は、前記例示的態様と実質的に同様であり、従って、このさらなる説明は提供されない。
ある態様において、スマート窓は、透明基材と、前記透明基材上の第１の透明電極と、前記第１の透明電極上の透過率制御層であって、スマート窓の光透過率を変化させるように構成されている透過率制御層と、前記透過率制御層上の第２の透明電極とを含み、ここで、前記第１および第２の透明電極の１つは、前記透明基材上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュを含み、ここで、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線は、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する。図１４は、本発明の例示的態様による導電性メッシュを含むスマート窓の分解断面図である。図１４から明らかなように、スマート窓は、基材７２０と、第１の透明電極７９１と、透過率制御層７９３と、第２の電極７９４とを含む。前記第１および第２の透明電極７９１と７９４のいずれかまたは両方は、それぞれ導電性メッシュを含んでよい。基材７２０は、前記例示的態様について記載された基材を含む任意の適切な基材でもよい。透過率制御層７９３は、任意のエレクトロクロミック材料、懸濁粒子、またはスマート窓の透過率を変化させるのに適した液晶を含んでよい。
ある態様において、スマート窓はまたポリマーフィルムを含む。例えば、図１５は、基材７２０と第１の透明電極７９１との間にポリマーフィルム７９２を含む例示的スマート窓の分解断面図である。さらに、図１６は、第２の透明電極７９４上にポリマーフィルム７９２を含む例示的スマート窓の分解断面図である。前記ポリマーフィルムは、上記した任意の適切なポリマーフィルムでもよい。上記のように導電性メッシュは、前記ポリマーフィルム７９２上に直接インクジェット印刷されるか、または前記透明基材７２０上に直接インクジェット印刷され得る。
透明電極として、導電性メッシュは、エレクトロクロミック材料、懸濁粒子、ポリマー、または透過率制御層の液晶中に変化を引き起こすことにより、装置の透明性および／または色の変化を引き起こすための電気シグナルを提供するように構成されることができる。装置は、任意の適切なエレクトロクロミック材料、例えばエレクトロクロミックポリマー（例えばポリアニリン）、ビオロゲン、ポリオキソタングステン酸塩、酸化タングステン、酸化ニッケル、および／または二酸化タングステンを含むことができる。例示的エレクトロクロミック装置は、米国特許出願公開第７２５６９２３号明細書（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）により詳細に記載されている。追加の例示的スマート窓は、Ｎｉｋｌａｓｓｏｎ， Ｇ．Ａ．， ａｎｄ Ｇｒａｎｑｖｉｓｔ， Ｃ．Ｇ．， ”Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃｓ ｆｏｒ ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗｓ： ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｏｆ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｏｘｉｄｅ ａｎｄ ｎｉｃｋｅｌ ｏｘｉｄｅ， ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ”、Ｊ，． Ｍａｔｅｒ． Ｃｈｅｍ．， １７，１２７−１５６（２００７）（この全ての内容を参照により本明細書中に取り込む）に、より詳細に記載されている。
以下の例は、例示目的でのみ提示され、決して本発明の範囲を限定するものと見なしてはならない。
例１
例１
本発明の態様に従って、いくつかの例示的透明体が調製された。この透明体は、ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線と第２の結合フィルムとガラス基材とを共に積層して、積層した基材を形成することにより調製された。ポリマーフィルム上の例示的導電性メッシュは、ＣＩＭＡ Ｎａｎｏｔｅｃｈ， Ｉｎｃ．， Ｄｏｎｔｅｃｈ， Ｉｎｃ．、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈ ＨＯｌｄｉｎｇｓ， Ｉｎｃ．， ＩａｎｏＭａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．およびＦＵＪＩＦＩＬＭ Ｄｉｍａｔｉｘ， Ｉｎｃ．から得ることができる。積層前に、２つの導電性母線（幅１ｃｍ）を導電性メッシュ上に縦に適用して、ブレイド用の適用部位を提供した。これらのブレイド（ｂｒａｉｄｓ）は、積層した透明性の抵抗を記録するために使用された。この具体例において、第２の結合層はポリウレタンを含有した。ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュ、第２の結合フィルム、および基材を気密真空プラスチックバッグに入れ、次にこれを真空にした。ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線により形成された導電性メッシュと、第２の結合フィルムと、基材とを共に、約２００°Ｆ〜約２５０°Ｆの範囲の温度で、約５０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉの範囲の圧力で、約６０分〜約９０分の時間で積層して、積層した基材を形成した。
被覆層と第１の結合フィルムとを共に積層して、積層した被覆層を形成した。この具体例において、被覆層はポリカーボネートを含み、第１の結合層はポリウレタンを含有した。被覆層と第１の結合フィルムとを気密真空プラスチックバッグに入れ、次にこれらを真空にした。被覆層と第１の結合フィルムとを共に、約２００°Ｆ〜約２５０°Ｆの範囲の温度で、約１２０ｐｓｉ〜約１５０ｐｓｉの範囲の圧力で、約１時間〜約２時間の時間で積層して、積層した被覆層を形成した。
積層した被覆層と積層した基材を共に積層させて、例示的透明体を形成した。積層した被覆層と積層した基材とを気密真空プラスチックバッグに入れ、次にこれらを真空にした。積層した被覆層と積層した基材とを共に、約１２５°Ｆ〜約１７５°Ｆの範囲の温度で、約１００ｐｓｉ〜約２００ｐｓｉの範囲の圧力で、約１時間〜約２時間の時間で積層して、例示的透明体を形成した。
例１で調製した積層した試験片について、環境耐久性試験を実施した。各積層した試験片は、航空機のフロントガラスの特性を近似している。試験片の光学的特性も抵抗特性も実質的な劣化を示さなかった。環境耐久性試験の結果は、以下の表１に示される。試験片について行ったＱＵＶ試験と湿度試験は、抵抗と光透過率に実質的な劣化を示さない。さらに、インクジェットで印刷されたフィルムを有する積層した窓の結合引張強度は、１２００ｐｓｉであると測定された。結合強度を解析する目的で、各積層した試験片を２インチ×２インチの試料に切断した。エポキシ接着剤（９４６０ ＨＹＳＯＬ）を使用して、各試料を２つのアルミニウムの立方体ブロック（２立方インチのサイズ）の間に付着させた。ＨＹＳＯＬは、Ｈｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である。アルミニウムの立方体ブロックのそれぞれを、Ｕｎｉｔｅｄ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｒｐ．の引張試験機を使用して、結合が破壊されるまで結合境界に垂直の方向に引っ張ることにより、結合強度が測定された。試験引っ張り速度は０．０５インチ．粉であり、パソコンを使用して、引っ張り速度とデータ採取を制御した。
曇価と視感透過率試験
曇価と視感透過率試験
例１で調製された６インチ×１２インチの試験片を、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に従ってＨａｚｅ−Ｇａｒｄ Ｐｌｕｓ装置を使用して試験した。曇価（Ｈａｚｅ）は、透明体の清澄性と透明性の尺度（透明体は多量の光を拡散してはならない）であり、視感透過率または可視光線透過率は、試料を通って透過する可視光線の量を示す。試験片は、６８〜７０％の可視光線透過率と３〜４％の曇価を示した。試験結果によると、この試験片は、天蓋、フロントガラス、および窓に必要な可視光線透過率と曇価（これらは、それぞれ６５％以上と１０％以下である）を満足する。
シート抵抗試験
シート抵抗試験
例１で調製された６インチ×１２インチの試験片を、Ｇｕａｒｄｉａｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｃ．からの４点プローブ表面抵抗計を使用して試験した。導電性メッシュのシート抵抗は、積層前に０．１５〜０．３Ω／□で、積層後に０．５〜０．４８Ω／□であると測定された。
湿度試験
湿度試験
例１で調製された６インチ×１２インチの試験片を、１２２℃（５０℃）で１３週間、１００％の結露湿度に暴露させた。湿度試験の前に、上記曇価および視感透過率試験により測定すると、試験片は６９．３％の可視光線透過率と３．６５％の曇価を示した。湿度試験後、上記曇価と視感透過率試験により測定すると、試験片は７０％の可視光線透過率と３．６１％の曇価を示した。試験結果によると、試験片の可視光線透過率と曇価は、湿度試験により大きくは変化しなかった。
湿度と太陽放射線（ＱＵＶ）試験
湿度と太陽放射線（ＱＵＶ）試験
例１で調製された６インチ×１２インチの試験片を、１５８°Ｆ（７０℃）で８時間、紫外線（ＵＶ）に暴露させた。次に、試験片を１２２°Ｆ（５０℃）で４時間、結露に暴露させた。このサイクルを全部で２，１８４時間（１０週間）繰り返した。ＱＵＶ試験の前に、試験片は、６８．９％の可視光線透過率と３．８７％の曇価を示した。ＱＵＶ試験後、上記曇価と視感透過率試験により測定すると、試験片は、６８．７％の可視光線透過率と３．７６％の曇価を示した。表１から明らかなように、ＱＵＶ試験は、この試験片の可視光線透過率と曇価を大きくは変化させなかった。
上記試験結果の一部は以下の表１と表２に要約される。
熱サイクリングデータ
積層した試験片の熱（温度）サイクリング試験を実施して、極端な気候条件（例えば−４０°Ｆ〜１５０°Ｆ）下での試験片の環境耐久性を評価した。熱サイクリング試験において、導電性メッシュのバス対バス抵抗を、室温（ＲＴ）、２０°Ｆ、０°Ｆ、−２０°Ｆ、−４０°Ｆ、室温、および１５０°Ｆで測定した。積層した試験片の−４０°Ｆ〜１５０°Ｆの間の熱サイクリングは、２０サイクル後に、シート抵抗への大きな影響は示さなかった。熱サイクリングの結果は、以下の表３に要約される。
本発明をいくつかの例示的態様に関連して説明したが、本発明は開示された態様に限定されるものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる種々の変更態様および同等の構成およびその同等物を包含することが企図されると理解すべきである。
本発明をいくつかの例示的態様に関連して説明したが、本発明は開示された態様に限定されるものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる種々の変更態様および同等の構成およびその同等物を包含することが企図されると理解すべきである。
（態様）
（態様１）
基材と、
該基材上のポリマーフィルムと、
該ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュを含む、透明体であって、
少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体。
（態様２）
該透明体が、電磁気干渉（ＥＭＩ）シールドを提供するように構成されている、態様１に記載の透明体。
（態様３）
該インクジェットで印刷された複数の導電線が、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線を電流が通る場合に、該透明体を加熱することによって、該透明体から氷を除く（ｄｅ−ｉｃｅ）ように構成されている、態様１に記載の透明体。
（態様４）
該導電性メッシュが、約０．０２〜約１、０００Ω／□の範囲のシート抵抗を有する、態様１に記載の透明体。
（態様５）
該インクジェットで印刷された複数の導電線が、インクジェットで印刷された金属を含む、態様１に記載の透明体。
（態様６）
該インクジェットで印刷された複数の導電線が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された金属を含む、態様１に記載の透明体。
（態様７）
該ポリマーフィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む、態様１に記載の透明体。
（態様８）
該基材が、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む、態様１に記載の透明体。
（態様９）
該ポリマーフィルム上の被覆層と、
該被覆層と該ポリマーフィルムとの間の第１の結合フィルムと、
該ポリマーフィルムと該基材との間の第２の結合フィルムと、
をさらに含む、態様１に記載の透明体。
（態様１０）
該被覆層が、ガラス、ポリカーボネート、ポリアクリレート、またはポリウレタンを含む、態様９に記載の透明体。
（態様１１）
該第１の結合フィルムが、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、またはシリコーンを含む、態様９に記載の透明体。
（態様１２）
該第２の結合フィルムが、ポリウレタンまたはポリビニルブチラールを含む、態様９に記載の透明体。
（態様１３）
該透明体が、約６０％以上の可視光線透過率を有する、態様１に記載の透明体。
（態様１４）
態様１に記載の透明体を含む、飛行体。
（態様１５）
該導電性メッシュが第１の透明電極である、態様１に記載の透明体を含むスマート窓（ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗ）であって、該スマート窓が、
該第１の透明電極上の透過率制御層であって、該スマート窓の該光線透過率を変えるように構成された透過率制御層と、
該透過率制御層上の第２の透明電極と、
をさらに含む、スマート窓。
（態様１６）
基材であって、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む基材と、
該基材上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュと、
を含む、透明体であって、
少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体。
（態様１７）
透明体を調製する方法であって、
ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることを含み、
導電性メッシュが該ポリマーフィルム上にインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成されている、方法。
（態様１８）
該ポリマーフィルムと該基材とを共に積層させることが、被覆層と第１の結合フィルムと該ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させることを含む、態様１７に記載の方法。
（態様１９）
該被覆層と該第１の結合フィルムと該ポリマーフィルムと該第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させることが、
該ポリマーフィルムと該第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させて積層した基材を形成させることと、
該被覆層と該第１の結合フィルムとを共に積層させて、積層した被覆層を形成させることと、
該積層した基材と該積層した被覆層とを共に積層させることと、
を含む、態様１８に記載の方法。
（態様２０）
該ポリマーフィルムと該基材とを共に積層させることが、約１５分〜約５時間の範囲の時間で、約１２５°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することと、約５０ｐｓｉ〜約２２０ｐｓｉの範囲の圧力下でプレスすることとを含む、態様１７に記載の方法。
（態様）
（態様１）
基材と、
該基材上のポリマーフィルムと、
該ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュを含む、透明体であって、
少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体。
（態様２）
該透明体が、電磁気干渉（ＥＭＩ）シールドを提供するように構成されている、態様１に記載の透明体。
（態様３）
該インクジェットで印刷された複数の導電線が、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線を電流が通る場合に、該透明体を加熱することによって、該透明体から氷を除く（ｄｅ−ｉｃｅ）ように構成されている、態様１に記載の透明体。
（態様４）
該導電性メッシュが、約０．０２〜約１、０００Ω／□の範囲のシート抵抗を有する、態様１に記載の透明体。
（態様５）
該インクジェットで印刷された複数の導電線が、インクジェットで印刷された金属を含む、態様１に記載の透明体。
（態様６）
該インクジェットで印刷された複数の導電線が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された金属を含む、態様１に記載の透明体。
（態様７）
該ポリマーフィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む、態様１に記載の透明体。
（態様８）
該基材が、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む、態様１に記載の透明体。
（態様９）
該ポリマーフィルム上の被覆層と、
該被覆層と該ポリマーフィルムとの間の第１の結合フィルムと、
該ポリマーフィルムと該基材との間の第２の結合フィルムと、
をさらに含む、態様１に記載の透明体。
（態様１０）
該被覆層が、ガラス、ポリカーボネート、ポリアクリレート、またはポリウレタンを含む、態様９に記載の透明体。
（態様１１）
該第１の結合フィルムが、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、またはシリコーンを含む、態様９に記載の透明体。
（態様１２）
該第２の結合フィルムが、ポリウレタンまたはポリビニルブチラールを含む、態様９に記載の透明体。
（態様１３）
該透明体が、約６０％以上の可視光線透過率を有する、態様１に記載の透明体。
（態様１４）
態様１に記載の透明体を含む、飛行体。
（態様１５）
該導電性メッシュが第１の透明電極である、態様１に記載の透明体を含むスマート窓（ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗ）であって、該スマート窓が、
該第１の透明電極上の透過率制御層であって、該スマート窓の該光線透過率を変えるように構成された透過率制御層と、
該透過率制御層上の第２の透明電極と、
をさらに含む、スマート窓。
（態様１６）
基材であって、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む基材と、
該基材上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュと、
を含む、透明体であって、
少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体。
（態様１７）
透明体を調製する方法であって、
ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることを含み、
導電性メッシュが該ポリマーフィルム上にインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成されている、方法。
（態様１８）
該ポリマーフィルムと該基材とを共に積層させることが、被覆層と第１の結合フィルムと該ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させることを含む、態様１７に記載の方法。
（態様１９）
該被覆層と該第１の結合フィルムと該ポリマーフィルムと該第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させることが、
該ポリマーフィルムと該第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させて積層した基材を形成させることと、
該被覆層と該第１の結合フィルムとを共に積層させて、積層した被覆層を形成させることと、
該積層した基材と該積層した被覆層とを共に積層させることと、
を含む、態様１８に記載の方法。
（態様２０）
該ポリマーフィルムと該基材とを共に積層させることが、約１５分〜約５時間の範囲の時間で、約１２５°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することと、約５０ｐｓｉ〜約２２０ｐｓｉの範囲の圧力下でプレスすることとを含む、態様１７に記載の方法。
Claims (20)
- 基材と、
該基材上のポリマーフィルムと、
該ポリマーフィルム上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュを含む、透明体であって、
少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体。 - 該透明体が、電磁気干渉（ＥＭＩ）シールドを提供するように構成されている、請求項１に記載の透明体。
- 該インクジェットで印刷された複数の導電線が、少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線を電流が通る場合に、該透明体を加熱することによって、該透明体から氷を除く（ｄｅ−ｉｃｅ）ように構成されている、請求項１に記載の透明体。
- 該導電性メッシュが、約０．０２〜約１、０００Ω／□の範囲のシート抵抗を有する、請求項１に記載の透明体。
- 該インクジェットで印刷された複数の導電線が、インクジェットで印刷された金属を含む、請求項１に記載の透明体。
- 該インクジェットで印刷された複数の導電線が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された金属を含む、請求項１に記載の透明体。
- 該ポリマーフィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む、請求項１に記載の透明体。
- 該基材が、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む、請求項１に記載の透明体。
- 該ポリマーフィルム上の被覆層と、
該被覆層と該ポリマーフィルムとの間の第１の結合フィルムと、
該ポリマーフィルムと該基材との間の第２の結合フィルムと、
をさらに含む、請求項１に記載の透明体。 - 該被覆層が、ガラス、ポリカーボネート、ポリアクリレート、またはポリウレタンを含む、請求項９に記載の透明体。
- 該第１の結合フィルムが、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、またはシリコーンを含む、請求項９に記載の透明体。
- 該第２の結合フィルムが、ポリウレタンまたはポリビニルブチラールを含む、請求項９に記載の透明体。
- 該透明体が、約６０％以上の可視光線透過率を有する、請求項１に記載の透明体。
- 請求項１に記載の透明体を含む、飛行体。
- 該導電性メッシュが第１の透明電極である、請求項１に記載の透明体を含むスマート窓（ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗ）であって、該スマート窓が、
該第１の透明電極上の透過率制御層であって、該スマート窓の該光線透過率を変えるように構成された透過率制御層と、
該透過率制御層上の第２の透明電極と、
をさらに含む、スマート窓。 - 基材であって、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネート、またはポリウレタンを含む基材と、
該基材上のインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成された導電性メッシュと、
を含む、透明体であって、
少なくとも１つのインクジェットで印刷された導電線が、少なくとも１つの他のインクジェットで印刷された導電線と交差する、透明体。 - 透明体を調製する方法であって、
ポリマーフィルムと基材とを共に積層させることを含み、
導電性メッシュが該ポリマーフィルム上にインクジェットで印刷された複数の導電線によって形成されている、方法。 - 該ポリマーフィルムと該基材とを共に積層させることが、被覆層と第１の結合フィルムと該ポリマーフィルムと第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させることを含む、請求項１７に記載の方法。
- 該被覆層と該第１の結合フィルムと該ポリマーフィルムと該第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させることが、
該ポリマーフィルムと該第２の結合フィルムと該基材とを共に積層させて積層した基材を形成させることと、
該被覆層と該第１の結合フィルムとを共に積層させて、積層した被覆層を形成させることと、
該積層した基材と該積層した被覆層とを共に積層させることと、
を含む、請求項１８に記載の方法。 - 該ポリマーフィルムと該基材とを共に積層させることが、約１５分〜約５時間の範囲の時間で、約１２５°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度で加熱することと、約５０ｐｓｉ〜約２２０ｐｓｉの範囲の圧力下でプレスすることとを含む、請求項１７に記載の方法。
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