JP2015519188A - エラストマー基材上の透明な導電性コーティング - Google Patents

エラストマー基材上の透明な導電性コーティング Download PDF

Info

Publication number
JP2015519188A
JP2015519188A JP2014559313A JP2014559313A JP2015519188A JP 2015519188 A JP2015519188 A JP 2015519188A JP 2014559313 A JP2014559313 A JP 2014559313A JP 2014559313 A JP2014559313 A JP 2014559313A JP 2015519188 A JP2015519188 A JP 2015519188A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
article
elastomeric
emulsion
silicone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2014559313A
Other languages
English (en)
Inventor
エヤル シャピラ
エヤル シャピラ
ドブ ザミー
ドブ ザミー
Original Assignee
シーマ ナノテック イスラエル リミテッド
シーマ ナノテック イスラエル リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シーマ ナノテック イスラエル リミテッド, シーマ ナノテック イスラエル リミテッド filed Critical シーマ ナノテック イスラエル リミテッド
Publication of JP2015519188A publication Critical patent/JP2015519188A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0274Optical details, e.g. printed circuits comprising integral optical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0373Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement containing additives, e.g. fillers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01Dielectrics
    • H05K2201/0104Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0108Transparent
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01Dielectrics
    • H05K2201/0137Materials
    • H05K2201/0162Silicon containing polymer, e.g. silicone
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203Fillers and particles
    • H05K2201/0242Shape of an individual particle
    • H05K2201/0257Nanoparticles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

自己支持性エラストマー基材上における、光に対して透明なセルを規定する電気導電性金属トレースのネットワークを含む透明な導電性物品、ならびに当該物品を形成するためのプロセスを開示する。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2012年2月28日に出願された米国特許仮出願第61/604,127号の優先権を主張するものである。先願の開示は、本願の開示の一部と見なされる(ならびに、参照により本願の開示に組み入れられる)。
技術分野
本発明は、透明な導電性物品の製造に関する。
背景
透明な導電性コーティングは、様々な電子機器において有用である。これらのコーティングは、いくつかの機能、例えば、電磁波消散(EMI遮蔽)および静電気消散などを提供し、ならびにそれらは、幅広い用途において光透過性の導電層および電極としても機能する。そのような用途としては、これらに限定されるわけではないが、タッチスクリーンディスプレイ、ワイヤレス電子ボード、光起電装置、導電性織物および繊維、有機発光デバイス(OLED)、エレクトロルミネセンスデバイス、ヒーター、ならびに電気泳動ディスプレイ、例えば、e-ペーパーなど、が挙げられる。
透明な導電性コーティング、例えば米国特許第7,566,360号および同第7,601,406号、ならびに国際公開第2006/135735号(特許文献1〜3)に記載されているものなどは、エマルションから基材上にコーティングして乾燥させた導電性ナノ粒子の自己組織化により形成される。当該コーティング後、当該ナノ粒子は、光に対して透明なランダム形状のセルのネットワーク状導電性パターンへと自己組織化する。典型的な基材としては、非エラストマー材料、例えばポリエチレンテレフタレートまたはガラスなどが挙げられる。
米国特許第7,566,360号 米国特許第7,601,406号 国際公開第2006/135735号
概要
エラストマー材料上に透明な導電性コーティングを形成するプロセスを開示する。当該プロセスは、エマルションを第一基材上に塗布して湿潤コーティングを形成する工程を含む。当該エマルションは、液体中に分散させた金属ナノ粒子を含み、この場合、当該液体は、(i)水に非混和性の溶媒を含む油相、および(ii)水または水混和性溶媒を含む水相を含む。液体が当該コーティングから蒸発して、光に対して透明なセルを規定する電気導電性金属トレースのネットワークを含む乾燥コーティングが形成される。次いで、硬化性エラストマー前駆体組成物が当該乾燥コーティングの上に堆積され、これを硬化させることにより、自己支持性となるのに十分な厚さを有するエラストマー基材が形成される。第一基材とエラストマー基材とを分離して、乾燥コーティングを第一基材からエラストマー基材へと移すことにより、自己支持性のエラストマー基材上における、光に対して透明なセルを規定する電気導電性金属トレースのネットワークを含む物品が形成される。
用語「ナノ粒子」は、本明細書において使用される場合、コーティングされて均一なコーティングを形成することができる程度まで液体中に分散させるのに十分小さい微細な粒子を意味する。この定義は、約3マイクロメートル未満の平均粒子サイズを有する粒子を包含する。例えば、いくつかの実践形態において、当該平均粒子サイズは、1マイクロメートル未満であり、いくつかの態様において、当該粒子は、少なくとも1つの寸法において0.1マイクロメートル未満である。
語句「光に対して透明」は、概して、約370nm〜770nmの波長範囲においての30%〜95%の光透明度を示している。
当該プロセスの実践形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。エラストマー基材がシリコーン基材であり得る。セルがランダムな形状のセルであり得る。金属ナノ粒子が最終物品において銀トレースを形成する銀ナノ粒子を含み得る。エマルションが油中水型エマルションまたは水中油型エマルションであり得る。当該シリコーン基材が少なくとも0.1mm、例えば、0.1mm〜10mmの範囲の厚さを有し得る。好適なシロキサンの例がポリジメチルシロキサンである。物品が370nm〜770nmの波長の光に対して少なくとも80%の透過率を有し得る。物品が10Ω/□以下のシート抵抗を示し得、この場合、「シート抵抗」は、電気導電率の1つの指標として使用される。乾燥コーティングが硬化性エラストマー前駆体組成物の適用前に焼結され得る。
自己支持性エラストマー基材上における、光に対して透明なセルを規定する電気導電性の金属トレースのネットワークを含む透明な導電性物品についても説明する。
本発明の1つまたは複数の態様の詳細について、添付の図面および以下の説明において詳細に述べる。本発明の他の特徴、目的、および利点は、当該説明および図面、ならびに請求項から明かであろう。
実施例3により調製した自立性エラストマーシリコーンフィルム上の透明な導電性ネットワークの光学顕微鏡写真。
詳細な説明
第一基材上に透明な導電層を形成するために、金属ナノ粒子を含有する液体エマルションが使用される。当該エマルションは、連続液相と、当該連続液相に対して不混和性でかつ当該連続液相内において分散ドメインを形成する分散液相とを含む。いくつかの実践形態において、当該連続相は、当該分散相よりも速く蒸発する。好適なエマルションの一例は、油中水型エマルションであり、この場合、水は分散相であり、油は連続相を提供する。当該エマルションは、水中油型エマルションの形態であってもよく、この場合、油は分散液相を提供し、水は連続相を提供する。
当該連続相は、有機溶媒を含み得る。好適な有機溶媒は、石油エーテル、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ベンゼン、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、ジクロロメタン、ニトロメタン、ジブロモメタン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、またはそれらの任意の混合物を含み得る。好ましくは、この連続相に使用される溶媒は、分散相、例えば水相よりも高い揮発性によって特徴付けられる。
分散液相にとって好適な材料は、水および/または水混和性の溶媒、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドンなどを含み得る。
当該エマルションは、少なくとも1種の乳化剤、バインダー、またはそれらの任意の混合物もまた含有し得る。好適な乳化剤は、非イオン性およびイオン性化合物、例えば、市販の界面活性剤であるSPAN(登録商標)-20(Sigma-Aldrich Co.、セントルイス、MO)、SPAN(登録商標)-40、SPAN(登録商標)-60、SPAN(登録商標)-80(Sigma-Aldrich Co.、セントルイス、MO)、モノオレイン酸グリセリル、ドデシル硫酸ナトリウム、またはそれらの任意の組み合わせなどを含み得る。好適なバインダーの例としては、変性セルロース、例えば、約100,000〜約200,000の分子量のエチルセルロースなど、および変性尿素、例えば、BYK-Chemie GmbH(ウェーゼル、ドイツ)によって製造された市販のBYK(登録商標)-410樹脂、BYK(登録商標)-411樹脂、およびBYK(登録商標)-420樹脂などが挙げられる。
他の添加剤も、当該エマルション配合物の油相および/または水相中に存在していてもよい。例えば、添加剤は、これらに限定されるわけではないが、反応性もしくは非反応性希釈剤、酸素捕捉剤、ハードコート成分、抑制剤、安定化剤、着色剤、顔料、IR吸収剤、界面活性剤、湿潤剤、レベリング剤、流れ制御剤、チキソトロピーもしくは他のレオロジー調整剤、スリップ剤、分散助剤、消泡剤、保湿剤、および腐食防止剤を含み得る。しかしながら、好ましくは、当該エマルションは、接着促進剤(すなわち、後で形成される金属トレースによる第一基材への接着を増加させるであろう材料)を含有しない。
当該金属ナノ粒子は、これらに限定されるわけではないが、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、銅、またはそれらの任意の組み合わせの群より選択される金属合金を含む導電性の金属または金属の混合物で構成され得る。好ましい金属ナノ粒子としては、銀、銀-銅合金、銀パラジウム、または他の銀合金、あるいは米国特許第5,476,535号および同第7,544,229号に記載の冶金化学処理(MCP)として知られるプロセスによって製造された金属もしくは金属合金が挙げられる。
当該金属ナノ粒子はほとんど、必ずしも排他的にではないが、導電性ネットワークのトレースの一部となる。上記において言及した導電性粒子に加えて、当該トレースは、他の追加の導電性材料、例えば、金属酸化物(例えば、ATOまたはITO)または導電性ポリマーあるいはそれらの組み合わせなども含み得る。これらの追加の導電性材料は、例えば、これらに限定されるわけではないが、粒子、溶液、またはゲル化された粒子など、様々な形態において供給することができる。
好適なエマルションの具体例は、米国特許第7,566,360号に記載されており、なお、当該特許は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。これらのエマルション配合物は、概して、40〜80パーセントの有機溶媒もしくは有機溶媒の混合物、0〜3パーセントのバインダー、0〜4パーセントの乳化剤、2〜10パーセントの金属粉末、および15〜55パーセントの水もしくは水混和性溶媒を含む。
当該第一基材にとって好適な基材の例としては、ガラス、紙、金属、セラミック、織物、プリント回路基板、およびポリマー性フィルムもしくはシートが挙げられる。当該第一基材は、柔軟であってもまたは硬くてもよい。好適なポリマー性フィルムは、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド(例えば、Dupont(ウィルミントン、デラウェア州)によるKapton(登録商標))、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレン生成物、ポリプロピレン、ポリエステル、例えば、PETおよびPENなど、アクリレート含有生成物、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エポキシ樹脂、それらのコポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
コーティング組成物は、エマルションのすべての成分を混合することによって調製することができる。当該混合物は、超音波処理、高剪断ミキシング、高速ミキシング、ならびに懸濁液およびエマルションの調製のために使用される他の公知の方法を使用してホモジナイズすることができる。
当該組成物は、バー塗布、浸漬塗工、スピンコーティング、ディップ塗工、スロットダイコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、スプレーコーティング、または他の任意の好適な技術を使用して、第一基材上にコーティングすることができる。いくつかの実践形態において、当該ホモジナイズされたコーティング組成物は、約1〜200ミクロン、例えば5〜200ミクロンなどの厚さに達するまで第一基材上にコーティングされる。
エマルションを第一基材に塗布した後、当該エマルションの液体部分を、熱を加えることによりもしくは加えずに、蒸発させる。エマルションから液体が除去されると、当該ナノ粒子は、光に対して透明なセルを規定する導電性トレースのネットワーク状パターンへと自己組織化する。
いくつかの実践形態において、当該セルは、ランダムな形状である。他の実践形態において、当該プロセスは、規則的なパターンを有するセルを作り出すように実施される。そのようなプロセスの例は、2011年6月10日に「Process for Producing Patterned Coatings」の名称で出願された米国特許出願第61/495,582号に記載されており、なお、当該出願は、本願と同じ譲受人に譲渡されるものであり、ならびに参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。このプロセスにより、当該組成物が、第一基材の表面上にコーティングされ、液体キャリアを除去するために乾燥され、それと同時に、コーティング工程および/または乾燥工程の際に外部力が適用され、それにより、基材の選択された領域において、連続相と比較して分散ドメインの選択的成長が生じる。当該外部力の適用により、非揮発性成分(ナノ粒子)が自己組織化して、当該外部力の構成によって決定される規則的な間隔(例えば、規則的な中心間距離)を有するセルを規定するトレースを含むパターンの形態のコーティングが形成される。当該外部力の適用は、例えば、基材表面に当該組成物を堆積させ、次いで当該組成物上をマイヤーロッドを通過させるなどによって実施することができる。あるいは、グラビアシリンダーを使用して、当該組成物を塗布することもできる。別の実践形態では、当該組成物を基材表面上に堆積させてもよく、その後、リソグラフィマスクが当該組成物上に配置される。マスクの場合、当該組成物が乾燥するに従い、当該組成物は、当該マスクにより、当該マスクのパターンに対応するパターンに従うように強制される。
各場合において、当該パターン(具体的には、乾燥させたコーティングにおけるセル間の中心間距離)を支配するのは、外部力である。しかしながら、セルを規定するトレースの幅は、当該外部力によっては直接制御されない。むしろ、エマルションの特性および乾燥条件が、トレース幅の主な決定因子である。この方法では、プロセス、マスター、および非常に微細な線幅を有する材料を開発する困難およびコストを必要とせずに、外部力よりも実質的に狭い線を容易に製造することができる。微細な線幅は、エマルションおよび乾燥プロセスにより作り出すことができる。しかしながら、ネットワークのセルのサイズ、間隔、および方向性は、外部力を使用することにより(容易にかつ安価に)制御することができる。
液体除去の後、当該コーティングされた基材が乾燥され得、ならびに任意により、導電性を向上させるために焼結され得る。焼結工程は、加熱、化学処理、またはそれらの組み合わせにより実施され得る。次に、硬化性シリコーン組成物が、例えば、バー塗布、浸漬塗工、スピンコーティング、ディップ塗工、スロットダイコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、スプレーコーティング、または任意の他の好適な技術を使用して、当該コーティングされた基材上に塗布される。いくつかの実践形態において、当該硬化性シリコーンコーティング組成物は、約0.1〜10mmの湿潤厚さに達するまで、第一基材上にコーティングされる。好適な硬化性シリコーンコーティング組成物の例としては、アルキル、アリール、アルキルアリール、およびフルオロシリコーンが挙げられ、ポリジメチルシロキサン組成物が好ましい。
当該コーティング後、当該シリコーン組成物は、例えば加熱するなどによって、硬化され、それにより、0.5mm〜10mmのオーダーの厚さを有する架橋されたシリコーン基材が形成される。自立性(すなわち、追加の支持層の助けなしに取り扱うことができる)エラストマーシリコーン基材を作り出すための特定の厚さが選択される。次いで、当該架橋されたシリコーン基材が第一基材から分離/剥離され、乾燥した透明導電性コーティングが当該第一基材からシリコーン基材へと移される。結果として得られるエラストマー物品は、透明であり(例えば、370nm〜770nmの波長の光に対して少なくとも80%の透過率)、かつ導電性である(例えば、10Ω/□以下のシート抵抗)。同時に、当該物品は、柔軟であり、ならびに引き延ばされた後に再び元の形状に戻したときにその初期導電性を実質的に維持する。
用語集
Figure 2015519188
試験方法
透過率%
Varian Cary 300分光測定計(Agilent、サンタクララ、CA)により370〜770nmにおいて測定した。
シート抵抗
Lutron MO-2002ミリオームメーター(Lutron Electronic Enterprise Co., Ltd.、台湾)を使用して測定した。同じフィルム試料の複数の点を測定した場合には、範囲が報告され得る。
伸張
INSTRON Model 5982Testing System(Instron、ノーウッド、MA)
電気コンダクタンス
Keithley Model 236 Source Measure Unit(Keithley、クリーブランド、OH)
表1および2は、予備混合された組成物を示しており、当該組成物は、後で、表3に示すエマルションを形成するために組み合わされる。表1に示した分散液を、200ワットの超音波ホモジナイザー(Bandelin GmbH、ドイツ)を使用して90%の強度において30秒間ホモジナイズした。表2の成分を組み合わせて、均一になるまで混合した。
(表1)分散液組成物(すべての単位は重量%)
Figure 2015519188
(表2)溶液A-組成物(すべての単位は重量%)
Figure 2015519188
(表3)エマルション組成物(すべての単位は重量%)
Figure 2015519188
実施例1
最初に分散液および溶液AをBandelin超音波ホモジナイザーを使用して90%の強度において30秒間混合し、次いで、当該混合物にWS001を加えて90%の強度において30秒間ホモジナイズし、その後1分間休止し、次いでさらに30秒間ホモジナイズすることにより、エマルションを調製した。
調製したエマルションを30μmのマイヤーロッドを使用してSH34 PET上にコーティングし、周囲条件において乾燥させて、当該PET上に導電性銀ネットワークを作製した。次いで、当該ネットワークを、150℃で3分間加熱し、次いで、1モル濃度の塩酸中で1分間洗浄し、次いでDI水中で30秒間洗浄し、次いでアセトン中で30秒間洗浄し、次いで再び150℃で2分間加熱することによって焼結した。さらに、当該導電性フィルムを、100%のプラズマで1分間処理した(Nanos Low Pressure Plasma System、Diener Electronic、レディング、PA)。
Sylgard 184シリコーンの2つの成分を製造元の指示書に従って混合し、さらに、当該シリコーンをドクターブレードコーターを使用して先の導電性PETにコーティングし、この際当該シリコーンは、PETのネットワークを有する側に塗布した。当該シリコーンコーティングしたフィルムを、150℃のオーブンで10分間硬化させて、PETに積層された硬化シリコーンフィルム層を作製した。冷却後、当該シリコーンフィルムを元のPET基材からゆっくりと剥がした。
同じ方法で対照試料を調製したが、PET基材上に導電性銀ネットワークは有していなかった。
結果:導電性銀ネットワークはPETからシリコーンへと完全に移され、0.6〜2.0mmの厚さを有する自立性の柔軟なエラストマーシリコーンフィルムに埋め込まれた導電性ネットワークが作製された。透過率およびシート抵抗を表4に報告する。図1は、結果として得られる透明な導電性シリコーンフィルムの顕微鏡写真である。
実施例2
表1〜3に記載された組成物を有するエマルションを、実施例1において説明したように調製した。
アセトン中における0.6重量%のSynperonic NP-30および0.28重量%のPDMSの溶液を使用して、U46 PETのシートに下塗りした。当該プライマー溶液を、透明になるまで超音波によって混合し、12μmのマイヤーロッドを使用してPET上に塗布し、室温で1分間乾燥させた。
調製したエマルションを、30μmのマイヤーロッドを使用して、当該下塗りしたPET上にコーティングし、周囲条件において乾燥させて、当該PET上に導電性銀ネットワークを作製した。次いで、当該ネットワークを、1モル濃度の塩酸中で1分間洗浄し、続いてDI水中で30秒間洗浄し、続いてアセトン中で30秒間洗浄し、最後に150℃で5分間加熱することによって焼結した。
Sylgard 184シリコーンの2つの成分を製造元の指示書に従って混合し、さらに、当該シリコーンをドクターブレードコーターを使用して導電性PETにコーティングし、この際当該シリコーンは、PETのネットワークを有する側に塗布した。当該シリコーンコーティングしたフィルムを、150℃のオーブンで10分間硬化させて、PETに積層された硬化シリコーンフィルム層を作製した。冷却後、当該シリコーンフィルムを元のPET基材からゆっくりと剥がした。
結果:導電性銀ネットワークはPETからシリコーンへと完全に移され、0.6〜2.0mmの厚さを有する自立性の柔軟なシリコーンフィルムに埋め込まれた導電性ネットワークが作製された。透過率およびシート抵抗を表4に報告する。当該フィルムの顕微鏡写真は、外観において図1と同じであった。シリコーンフィルムの導電性ネットワークを有する側の表面粗度を、Dektak表面形状測定装置(Bruker Corporation、ドイツ)を使用して測定したところ、約1μmの粗度であることが分かった。同じ試料の、導電性ネットワークを有さないエリアの表面粗度は約60nmであった。したがって、当該導電性ネットワークは、シリコーンフィルムの表面から約1μm突出していた。
(表4)実施例1および2の結果
Figure 2015519188
実施例3
試料を、実施例2について説明したように調製したが、ただし、シリコーンフィルムの厚さは、様々な厚さを有する鋳型を構築して、導電性PETフィルムを当該鋳型内に配置してから未硬化のシリコーンを塗布することによって制御した。塗布後、当該未硬化シリコーンを、鋳型の上部によって均一となるように平坦化した。
結果:当該導電性銀ネットワークは、PETからシリコーンへと完全に移され、表5に報告されるような様々な厚さおよび特性を有する自立性で柔軟なシリコーンフィルムに埋め込まれた導電性ネットワークが作製された。
(表5)実施例3の結果
Figure 2015519188
実施例4
実施例3において説明されるような6mmの厚さを有する試料を、実施例2において説明したように調製した。およそ2×2cmの一片を当該試料から切り出し、インストロンのつかみ具に取り付けた。2つの狭くて平坦な金属テープを、インストロンのつかみ具とシリコーンフィルムの導電性ネットワーク側との間に配置し、これにより、電気コンダクタンス試験に使用するための接触を得た。当該金属接触をKeithleyメーターに接続し、インストロンのつかみ具を引っ張って離しながら、したがって当該試料を伸張しながら、電気コンダクタンスを測定した。伸張は、1.66mmで止めた。
結果:表6から分かるように、当該試料の電気コンダクタンスは、試料が引き延ばされるに従って2桁以上減少し、およそ8%の伸張率でゼロに達した。表6には示されていないが、インストロンのつかみ具を、試料の元の引き延ばされていない寸法まで戻すと、電気コンダクタンスは、およそ元の値の0.25Sまで戻った。このことも、導電性銀ネットワークを有する当該シリコーンフィルムが変形可能、すなわち引き延ばすことが可能であり、永久的な歪みを受けることなく元の引き延ばされていない寸法に戻すことができることを実証している。
(表6)実施例4の結果
Figure 2015519188
実施例5
実施例2において説明したように試料を調製した。
およそ2×2cmの一片を試料から切り出した。2つの狭くて平坦な金属テープを、当該試料片の対向する端部に取り付けることにより、導電性ネットワークの各端部との電気接触を得た。次いで、シート抵抗を測定できるように、当該金属テープをMicro-Ohm Meter(Model 34420A、Agilent Technologies、サンタクララ、CA)に接続した。
金属テープを取り付けた当該試料の端部をクランプに挟み、曲げの角度およびシート抵抗をモニターしながら、当該試料をゆっくりとU字形状へと曲げ、次いで、当該曲げを元の平坦な形状まで戻した。曲げ角度は、2つの想像線の交差点において測定し、この場合、当該想像線は、クランプで掴んでいる位置において当該フィルムの表面と同一平面上にある線であり、例えば、当該フィルムが平坦な(曲げられていない)場合、当該角度は0度であり、当該フィルムが完全にU字に曲げられている場合、当該角度は180度である。当該フィルムの端部のみがクランプに挟まれているため、フィルムは、曲げられた際に、自然にV字屈曲の形状ではなく湾曲した形状になると考えられる。
2つの曲げ実験を、一方は試料の凹側(例えば、ネットワークを圧縮する、U字形状の内側)での導電性ネットワークにより、一方は試料の凸側(例えば、ネットワークを引き延ばす、U字形状の外側)での導電性ネットワークによって実施した。結果が表7に示されており、これは、曲げサイクルの際のシート抵抗(Ω/□)を示している。
(表7)
Figure 2015519188
本発明のたくさんの態様について説明してきた。それでもなお、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく様々な変更を為すことができることは理解されるであろう。例えば、シリコーン以外のエラストマー基材を使用してもよい。例えば、好適な基材として、天然ゴムおよび合成ゴムが挙げられる。代表的な例として、ポリアクリルゴム、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、およびスチレン-ブタジエンゴムが挙げられる。さらに、初期の透明な導電性コーティングを形成するための他の組成物およびプロセスが、例えば、(a)米国特許出願公開第2011/0193032号および(b)米国特許出願公開第2011/0124252号に記載されている。したがって、他の態様も、以下の特許請求の範囲内である。

Claims (21)

  1. (a)液体中に分散させた金属ナノ粒子を含むエマルションを提供する工程であって、該液体が、(i)水に非混和性の溶媒を含む油相と、(ii)水または水混和性溶媒を含む水相とを含む、工程;
    (b)該エマルションを第一基材に塗布して湿潤コーティングを形成する工程;
    (c)液体を当該コーティングから蒸発させて、光に対して透明なセルを規定する電気導電性金属トレースのネットワークを含む乾燥コーティングを形成する工程;
    (d)該乾燥コーティング上に硬化性エラストマー前駆体組成物を堆積させる工程;
    (e)該組成物を硬化させて、自己支持性であるために十分な厚さを有するエラストマー基材を形成する工程;および
    (f)該第一基材とエラストマー基材とを分離して、該乾燥コーティングを該第一基材から該エラストマー基材へと移し、自己支持性のエラストマー基材上における光に対して透明なセルを規定する電気導電性金属トレースのネットワークを含む物品を形成する工程
    を含む、エラストマー基材上に透明な導電性コーティングを形成するためのプロセス。
  2. 前記セルがランダムな形状のセルである、請求項1記載のプロセス。
  3. 金属ナノ粒子が銀ナノ粒子を含む、請求項1記載のプロセス。
  4. エマルションが油中水型エマルションを含む、請求項1記載のプロセス。
  5. エマルションが水中油型エマルションを含む、請求項1記載のプロセス。
  6. エラストマー基材が少なくとも0.1mmの厚さを有する、請求項1記載のプロセス。
  7. エラストマー基材が0.1mm〜10mmの範囲の厚さを有する、請求項1記載のプロセス。
  8. 硬化性エラストマー前駆体組成物が硬化性エラストマーシリコーン組成物を含み、かつエラストマー基材がシリコーン基材を含む、請求項1記載のプロセス。
  9. シリコーン基材がポリジメチルシロキサンを含む、請求項8記載のプロセス。
  10. 前記物品が、370nm〜770nmの波長範囲の光に対して少なくとも80%の透過率を示す、請求項1記載のプロセス。
  11. 前記物品が10Ω/□以下のシート抵抗を示す、請求項1記載のプロセス。
  12. 硬化性エラストマー前駆体組成物の適用前に乾燥コーティングを焼結する工程をさらに含む、請求項1記載のプロセス。
  13. 自己支持性エラストマー基材上における光に対して透明なセルを規定する電気導電性金属トレースのネットワークを含む、透明な導電性物品。
  14. 前記セルがランダムな形状のセルである、請求項13記載の物品。
  15. 金属トレースが銀トレースを含む、請求項13記載の物品。
  16. エラストマー基材が少なくとも0.1mmの厚さを有する、請求項13記載の物品。
  17. エラストマー基材が、0.1mm〜10mmの範囲の厚さを有する、請求項13記載の物品。
  18. エラストマー基材がシリコーン基材を含む、請求項13記載の物品。
  19. シリコーン基材がポリジメチルシロキサンを含む、請求項18記載の物品。
  20. 370nm〜770nmの波長範囲の光に対して少なくとも80%の透過率を示す、請求項13記載の物品。
  21. 10Ω/□以下のシート抵抗を示す、請求項13記載の物品。
JP2014559313A 2012-02-28 2013-02-28 エラストマー基材上の透明な導電性コーティング Ceased JP2015519188A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261604127P 2012-02-28 2012-02-28
US61/604,127 2012-02-28
PCT/IB2013/000820 WO2013128289A2 (en) 2012-02-28 2013-02-28 Transparent conductive coatings on an elastomeric substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015519188A true JP2015519188A (ja) 2015-07-09

Family

ID=49083395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014559313A Ceased JP2015519188A (ja) 2012-02-28 2013-02-28 エラストマー基材上の透明な導電性コーティング

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150047883A1 (ja)
JP (1) JP2015519188A (ja)
KR (1) KR20140136940A (ja)
CN (1) CN104271260A (ja)
TW (1) TWI648751B (ja)
WO (1) WO2013128289A2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI573846B (zh) * 2010-03-09 2017-03-11 西瑪奈米技術以色列有限公司 形成具有燒結添加物之透明導電塗層的方法
CN105579499B (zh) * 2013-10-10 2018-11-13 松下知识产权经营株式会社 树脂组合物及使用该树脂组合物的薄膜
KR20170041809A (ko) 2014-08-07 2017-04-17 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. 열성형 어플리케이션용 도전성 다층 시트
US9985344B2 (en) * 2014-12-23 2018-05-29 Te Connectivity Corporation Electronic article and process of producing an electronic article
TWI555035B (zh) * 2015-04-10 2016-10-21 中國鋼鐵股份有限公司 銀膠及其製造方法
WO2018085258A1 (en) * 2016-11-07 2018-05-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Articles and substrates providing improved performance of printable electronics

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005530005A (ja) * 2002-06-13 2005-10-06 ナノパウダーズ インダストリーズ リミテッド 導電性及び透明性を有するナノ被覆物及びナノインクの製造方法、並びにこの製造方法により製造されるナノ粉末被覆物及びインク
US7601406B2 (en) * 2002-06-13 2009-10-13 Cima Nanotech Israel Ltd. Nano-powder-based coating and ink compositions
JP2009539625A (ja) * 2006-06-02 2009-11-19 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ ソフトmemsデバイス
JP2011515003A (ja) * 2007-12-20 2011-05-12 シーマ ナノ テック イスラエル リミティド フィラー材料を有する透明導電性コーティング
JP2012000812A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Daicel Corp 積層フィルム及びその製造方法並びに電子デバイス
JP2012032863A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Sekisui Chem Co Ltd 透明スイッチ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4635421B2 (ja) * 2003-09-02 2011-02-23 Tdk株式会社 転写用導電性フィルム、及びそれを用いた透明導電膜の形成方法
WO2005037465A1 (ja) * 2003-10-20 2005-04-28 Harima Chemicals, Inc. 乾燥粉末状の金属微粒子ならびに金属酸化物微粒子とその用途
WO2006030286A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-23 Cima Nano Tech Israel Ltd Ink jet printable compositions
WO2008033167A2 (en) * 2006-03-28 2008-03-20 Inanovate, Inc. Nano-particle biochip substrates
EP2124514A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-25 Nederlandse Centrale Organisatie Voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Providing a plastic substrate with a metallic pattern
JP5167194B2 (ja) * 2009-04-28 2013-03-21 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス 微生物検査装置
EP2531566B1 (en) * 2010-02-05 2018-09-12 CAM Holding Corporation Photosensitive ink compositions and transparent conductors and method of using the same
US20110193032A1 (en) * 2010-02-05 2011-08-11 Tecona Technologies, Inc. Composition for making transparent conductive coating based on nanoparticle dispersion
TWI573846B (zh) * 2010-03-09 2017-03-11 西瑪奈米技術以色列有限公司 形成具有燒結添加物之透明導電塗層的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005530005A (ja) * 2002-06-13 2005-10-06 ナノパウダーズ インダストリーズ リミテッド 導電性及び透明性を有するナノ被覆物及びナノインクの製造方法、並びにこの製造方法により製造されるナノ粉末被覆物及びインク
US7601406B2 (en) * 2002-06-13 2009-10-13 Cima Nanotech Israel Ltd. Nano-powder-based coating and ink compositions
JP2009539625A (ja) * 2006-06-02 2009-11-19 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ ソフトmemsデバイス
JP2011515003A (ja) * 2007-12-20 2011-05-12 シーマ ナノ テック イスラエル リミティド フィラー材料を有する透明導電性コーティング
JP2012000812A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Daicel Corp 積層フィルム及びその製造方法並びに電子デバイス
JP2012032863A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Sekisui Chem Co Ltd 透明スイッチ

Also Published As

Publication number Publication date
TWI648751B (zh) 2019-01-21
WO2013128289A2 (en) 2013-09-06
TW201415491A (zh) 2014-04-16
WO2013128289A3 (en) 2014-01-16
US20150047883A1 (en) 2015-02-19
KR20140136940A (ko) 2014-12-01
CN104271260A (zh) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015519188A (ja) エラストマー基材上の透明な導電性コーティング
Hong et al. UV curable conductive ink for the fabrication of textile-based conductive circuits and wearable UHF RFID tags
Hyun et al. Foldable graphene electronic circuits based on paper substrates
JP6319085B2 (ja) 導電性ペースト
JP2018048324A (ja) 透明な導電性コーティングを調製するためのエマルション
Ng et al. Conformal printing of graphene for single‐and multilayered devices onto arbitrarily shaped 3D surfaces
TWI682405B (zh) 導電性銀糊劑
Kim et al. Silver nanowire network embedded in polydimethylsiloxane as stretchable, transparent, and conductive substrates
Sun et al. Inkjet printing bendable circuits based on an oil-water interface reaction
Zhang et al. Highly stretchable and conductive fibers enabled by liquid metal dip-coating
Xiao et al. 2D Janus hybrid materials of polymer‐grafted carbon nanotube/graphene oxide thin film as flexible, miniature electric carpet
Sloma et al. Electroluminescent structures printed on paper and textile elastic substrates
Kim et al. Electrically and mechanically enhanced Ag nanowires-colorless polyimide composite electrode for flexible capacitive sensor
Sondhi et al. Airbrushing and surface modification for fabricating flexible electronics on polydimethylsiloxane
WO2018146616A2 (en) Printable molecular ink
Park et al. Highly stretchable and conductive conductors based on Ag flakes and polyester composites
JP6189833B2 (ja) パターン化されたコーティングを製造するための方法
Ji et al. Laser patterning of highly conductive flexible circuits
KR101573052B1 (ko) 나노 물질 패턴의 제조방법
Klug et al. Recent progress in printed 2/3D electronic devices
Porro et al. Real-time monitoring of graphene oxide reduction in acrylic printable composite inks
JP6245599B2 (ja) 積層体及びその製造方法
TWI524825B (zh) 碳材導電膜的轉印方法
Kumar et al. Pulsed electric field assisted assembly of polyaniline
KR102316362B1 (ko) 나노복합 조성물 및 그를 이용한 나노복합 전도막

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150423

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151029

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160601

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160809

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160831

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160930

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20161215