JP2019537820A5

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Publication number: JP2019537820A5
Application number: JP2019520156A
Authority: JP
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2037-10-11

Description

別の態様において、本発明は、溶媒と、約０．０１重量％〜約１重量％の銀ナノワイヤーと、銀金属イオン源と、コバルト＋２錯体と、還元剤とを含む分散体であって、コバルト＋２錯体が、約０．０１〜約２．６のリガンドのコバルトイオンに対するモル当量比においてＣｏ^＋２イオンおよびリガンドを含む分散体に関する。さらに別の態様において、本発明は、基材と、基材によって支持され融着金属ナノ構造ネットワークを含む透明導電層と、ポリマーバインダーと、コバルト（＋２）を含む安定化化合物とを含む透明導電性構造物であって、融着金属ナノ構造ネットワークが、この分散体の湿式コーティングの乾燥によって形成される、透明導電性構造物に関する。

特に、金属ナノワイヤーをベースとした電気導電性フィルムの実現に関する著しい前進は、金属ナノワイヤーの隣接した部分が融着する融着金属ネットワークを形成するための十分に制御可能な方法の発見であった。種々の融着源を用いた金属ナノワイヤーの融着が、“ＭｅｔａｌＮａｎｏｗｉｒｅＮｅｔｗｏｒｋｓａｎｄＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ”と題されたＶｉｒｋａｒらに対する米国特許出願公開第２０１３／０３４１０７４号明細書、および“ＭｅｔａｌＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＮｅｔｗｏｒｋｓａｎｄＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ”と題されたＶｉｒｋａｒらに対する米国特許出願公開第２０１３／０３４２２２１号明細書（‘２２１出願）、“ＦｕｓｅｄＭｅｔａｌＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＦｕｓｉｎｇＳｏｌｕｔｉｏｎｓＷｉｔｈＲｅｄｕｃｉｎｇＡｇｅｎｔｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＦｏｒｍｉｎｇＭｅｔａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ”と題されたＶｉｒｋａｒらに対する米国特許出願公開第２０１４／０２３８８３３号明細書（‘８３３出願）、“ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏａｔｉｎｇｓＢａｓｅｄｏｎＭｅｔａｌＮａｎｏｗｉｒｅｓａｎｄＰｏｌｙｍｅｒＢｉｎｄｅｒｓ，ＳｏｌｕｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｈｅｒｅｏｆ，ａｎｄＰａｔｔｅｒｎｉｎｇＡｐｐｒｏａｃｈｅｓ”と題されたＹａｎｇらに対する米国特許出願公開第２０１５／０１４４３８０号明細書（‘３８０出願）、および“ＭｅｔａｌＮａｎｏｗｉｒｅＩｎｋｓｆｏｒｔｈｅＦｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍｓＷｉｔｈＦｕｓｅｄＮｅｔｗｏｒｋｓ”と題されたＬｉらに対する米国特許第９，１８３，９６８号明細書（全て参照によって本願明細書に組み込まれる）にさらに記載されている。

したがって、基材の構造内に１つまたは複数の層を有することができる基材上に薄く広がった金属導電層を形成することができる。基材は一般的に、自立フィルムまたはシート構造として扱うことができる。アンダーコートと称される、薄い溶液加工層を任意選択により基材フィルムの上面に沿っておよび薄く広がった金属導電層のすぐ下に置くことができる。また、基材の反対側の薄く広がった金属導電層の面に特定の保護をもたらす付加的な層で薄く広がった金属導電性層をコートすることができる。一般的には、電気導電性構造物を最終製造物においてどちらかの向きに置くことができ、すなわち、基材が外側に向いているか、または基材が電気導電性構造物を支持する製造物の表面に接している。

いくつかの用途のために、タッチセンサーの異なった領域など、フィルムの電気導電性部分をパターン化して所望の機能性を導入することが望ましい。パターン化を基材表面上の金属添加量を変えることによって実施するには、金属ナノワイヤーを選択された位置に印刷し、他の位置は金属を効果的に有さないようにするか、またはナノワイヤーを融着する前およびまたは後のどちらかに選択された位置から金属をエッチするかあるいは他の方法でアブレートするかどちらでも可能である。また、金属ナノワイヤーを選択的に融着することによってパターン化を行なうことができるように、本質的に等しい金属添加量を有する層の融着と非融着部分との間に電気導電率の高いコントラストを達成することができる。金属ナノワイヤーの選択的融着に基づくパターン化が、前述の‘８３３出願および‘３８０出願に記載されている。

金属ナノワイヤーインクは、一インクまたは二インク構成のどちらかで、約０．０１〜約１重量パーセントの金属ナノワイヤー、さらなる実施形態において約０．０２〜約０．７５重量パーセントの金属ナノワイヤーおよびさらに別の実施形態において約０．０４〜約０．６重量パーセントの金属ナノワイヤーを含有することができる。上記の明示範囲内の金属ナノワイヤー濃度のさらに別の範囲が考えられ、本開示の範囲内であることを当業者は理解するであろう。金属ナノワイヤーの濃度は、基材表面上の金属の添加量ならびにインクの物理的性質に影響を与える。融着プロセスを進めるための金属イオン源は、金属ナノワイヤーから金属を除去する酸化性酸などの酸化剤、またはインク中に溶解した金属塩であってよい。特定の目的の実施形態の場合、ナノワイヤーは銀ナノワイヤーであり、金属イオン源は溶解した銀塩である。インクは、約０．０１ｍｇ／ｍＬおよび約２．０ｍｇ／ｍＬからの銀イオン、さらなる実施形態において約０．０２ｍｇ／ｍＬおよび約１．７５ｍｇ／ｍＬから、他の実施形態においては約０．０２５ｍｇ／ｍＬおよび約１．５ｍｇ／ｍＬからの濃度で銀イオンを含むことができる。コバルト＋２安定化錯体に加えて、銀イオンが存在し、これらは一般的に、コバルト２＋が還元されずに残り銀イオンが優先的に還元される濃度で存在する。インクは、約０．０００１重量％〜約０．１重量パーセント、さらなる実施形態において約０．０００５重量％〜約０．０８重量％、さらに別の実施形態において約０．００１重量％〜約０．０５重量％の濃度のコバルト安定化組成物を含むことができる。上記の明示範囲内の銀イオン濃度およびコバルト安定化組成物濃度のさらに別の範囲が考えられ、本開示の範囲内であることを当業者は認識するであろう。

Claims

基材と、前記基材によって支持された薄く広がった金属電気導電層と、前記薄く広がった金属導電層に隣接するコーティング層とを含む透明導電性構造物であって、前記コーティング層が、ポリマーマトリックスおよびバナジウム（＋５）安定化組成物を含む、透明導電性構造物。
前記基材が透明ポリマーシートを含み、前記基材と前記薄く広がった金属導電層との間に存在するように前記コーティング層が基材表面上に存在する、請求項１に記載の透明導電性構造物。
前記薄く広がった金属導電層が前記基材の表面上に存在し、前記薄く広がった金属導電層が前記基材と前記コーティング層との間に存在する、請求項１または請求項２に記載の透明導電性構造物。
前記コーティング層が約０．１重量％〜約９重量％の前記バナジウム（＋５）安定化組成物を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明導電性構造物。
前記バナジウム（＋５）安定化組成物がメタバナジン酸（ＶＯ３−）塩、オルトバナジン酸（ＶＯ４−３）塩、バナジウムオキシトリアルコキシド（ＶＯ（ＯＲ）３）であり、式中、Ｒはアルキル基、バナジウムオキシハライド、またはそれらの組合せである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の透明導電性構造物。
前記コーティング層が約４０ｎｍ〜約１．５ミクロンの平均厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の透明導電性構造物。
前記薄く広がった金属導電層が、約１００ｏｈｍ／ｓｑ以下のシート抵抗を有する融着金属ナノ構造ネットワークである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の透明導電性構造物。
前記薄く広がった金属導電層が、銀と、リガンドを有するコバルト（＋２）安定化化合物とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の透明導電性構造物。
前記薄く広がった金属導電層が融着金属ナノ構造ネットワークであり、前記コーティング層が約４０ｎｍ〜約１．５ミクロンの平均厚さを有し、前記バナジウム（＋５）安定化組成物が、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ４ＶＯ３）、バナジン酸テトラブチルアンモニウム（ＮＢｕ４ＶＯ３）、メタバナジン酸カリウム（ＫＶＯ３）、メタバナジン酸ナトリウム（ＮａＶＯ３）、オルトバナジン酸ナトリウム（Ｎａ３ＶＯ４）、バナジウムオキシトリプロポキシド、バナジウムオキシトリエトキシド、バナジウムオキシトリイソプロポキシド、バナジウムオキシトリブトキシド、またはそれらの混合物であり、前記コーティング層が約０．１重量％〜約９重量％の前記バナジウム（＋５）安定化組成物を含む、請求項１に記載の透明導電性構造物。
架橋性ポリマー前駆体と、溶媒と、固形分重量に対して約０．１重量％〜約９重量％安定化組成物とを含み、前記安定化組成物がバナジウム（＋５）イオンを含む、安定化ハードコート前駆体溶液。
少なくとも約７重量％の溶媒を含む、請求項１０に記載の安定化ハードコート前駆体溶液。
前記溶媒が有機非水性溶媒である、請求項１１に記載の安定化ハードコート前駆体溶液。
前記架橋性ポリマー前駆体が、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリウレタン、アクリル樹脂、アクリルコポリマー、セルロースエーテルおよびエステル、ニトロセルロース、他の水不溶性構造多糖、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、フルオロポリマー、スチレン−アクリレートコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリスルフィド、エポキシ含有ポリマー、それらのコポリマー、ならびにそれらの混合物を含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の安定化ハードコート前駆体溶液。
架橋のためのラジアル（ｒａｄｉａｌ）重合系光開始剤をさらに含む、請求項１３に記載の安定化ハードコート前駆体溶液。
前記安定化ハードコート前駆体溶液が、透明の薄く広がった銀導電層に液体として塗布して、前記透明銀導電層を安定化させることができる、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の安定化ハードコート前駆体溶液。
溶媒と、約０．０１重量％〜約１重量％の銀ナノワイヤーと、銀金属イオン源と、コバルト＋２錯体と、還元剤とを含む分散体であって、前記コバルト＋２錯体が、リガンドのコバルトイオンに対するモル当量比が約０．０１〜約２．６で、Ｃｏ＋２イオンおよびリガンドとを含む、分散体。
前記銀金属イオン源が約０．０１ｍｇ／ｍＬ〜約２．０ｍｇ／ｍＬの銀イオンを含む、請求項１６に記載の分散体。
銀ナノワイヤーに対して約０．０１〜約０．５のモル比でコバルトイオンを含む、請求項１７に記載の分散体。
約０．０２重量％〜約５重量％の濃度で多糖系ポリマーをさらに含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の分散体。
前記溶媒が水および約２重量％〜約６０重量％のアルコールを含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の分散体。
基材と、前記基材によって支持され融着金属ナノ構造ネットワークを含む透明導電層と、ポリマーバインダーと、コバルト（＋２）を含む安定化化合物とを含む透明導電性構造物であって、前記融着金属ナノ構造ネットワークが、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の分散体の湿式コーティングの乾燥により得られる、透明導電性構造物。