JP2021523029A - 導電性多層膜 - Google Patents

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Abstract

導電性多層膜が開示される。導電性多層膜は、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とを含むことができる。非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とは、透明プライマー層が非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層との間に位置し、透明導電材料を含む透明層と直接接触するように、垂直方向に互いに配置される。透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。さらに、方法、タッチ感知装置、および様々な用途が開示される。
【選択図】図１

Description

本開示は、導電性多層膜に関する。本開示は、さらに導電性多層膜の製造方法にも関する。本開示は、さらに透明プライマー層の使用と、タッチ感知装置と、導電性多層膜およびタッチ感知装置の使用とに関する。
導電性多層膜は、タッチ感知装置、光起電システム、加熱用途、および照明システムを含む多くの異なる用途に使用される。そのような導電性膜は、例えば、異なる材料の複数の層を使用して製造することもでき、こうして、この異なる材料の使用から、例えば、強度、安定性、外観、または他の特性の改善を達成する。異なる材料の層の導電性膜を形成する場合、それらの層が接着および結合する能力は、それらの層が使用中に、別個の層に脱離しないようにするために重要である。
導電性多層膜が開示される。導電性多層膜は、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とを含むことができる。非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とは、透明プライマー層が非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層との間に位置し、透明導電材料を含む透明層と直接接触するように、垂直方向に互いに配置することができる。透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成されてもよく、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
導電性多層膜が開示される。導電性多層膜は、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とを含むことができる。非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とは、透明プライマー層が非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層との間に位置し、透明導電材料を含む透明層と直接接触するように、垂直方向に互いに配置することができる。透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成されてもよく、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、透明プライマー層の厚さは１５０〜２０００ｎｍである。
また、導電性多層膜の製造方法が開示される。本方法は、非導電性ベース層を提供するステップと、非導電性ベース層上に、透明プライマー層を提供するステップであって、透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、ステップと、透明プライマー層上に、透明プライマー層と直接接触して、透明導電材料を含む透明層を提供するステップと、を含んでもよい。
また、導電性多層膜の製造方法が開示される。本方法は、非導電性ベース層を提供するステップと、非導電性ベース層上に、透明プライマー層を提供するステップであって、透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、透明プライマー層の厚さが１５０〜２０００ｎｍである、ステップと、透明プライマー層上に、透明プライマー層と直接接触して、透明導電材料を含む透明層を提供するステップと、を含んでもよい。
さらに、タッチ感知装置が開示される。タッチ感知装置は、本開示に開示されるような導電性多層膜を含んでもよい。
さらに、透明プライマー層、導電性多層膜、およびタッチ感知装置の使用が開示される。
添付の図面は、実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書の一部を構成し、様々な実施形態を示す。
一実施形態による導電性多層膜の断面図を模式的に示す。 一実施形態による導電性多層膜の断面図を模式的に示す。
本出願は、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とを含む導電性多層膜に関し、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層は、透明プライマー層が非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層との間に位置し、透明導電材料を含む透明層と直接接触するように、透明プライマー層が垂直方向に互いに配置され、透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
本出願は、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層とを含む導電性多層膜に関し、非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層と、透明プライマー層は、透明プライマー層が非導電性ベース層と、透明導電材料を含む透明層との間に位置し、透明導電材料を含む透明層と直接接触するように、透明プライマー層が垂直方向に互いに配置され、透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、透明プライマー層の厚さは１５０〜２０００ｎｍである。
「それらの任意の組合せ」という表現は、特に明記しない限り、ポリ塩化ビニリデンとコポリマーとの任意の組合せを意味するものとして、本明細書では理解されるべきである。
本出願は、さらに、導電性多層膜の製造方法に関し、この方法は、
・非導電性ベース層を提供するステップと、
・透明プライマー層を非導電性ベース層上に提供するステップであって、透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成される場合、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、ステップと、
・透明プライマー層上に、透明プライマー層と直接接触して、透明導電材料を含む透明層を提供するステップと、
を含む。
本出願は、さらに、導電性多層膜を製造する方法に関し、この方法は、
・非導電性ベース層を提供するステップと、
・透明プライマー層を非導電性ベース層上に提供するステップであって、透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成される場合、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、プライマー層の厚さが１５０〜２０００ｎｍである、ステップと、
・透明プライマー層上に、透明プライマー層と直接接触して、透明導電材料を含む透明層を提供するステップと、
を含む。
本出願は、さらに本出願による導電性多層膜における透明プライマー層の使用に関し、その目的は、透明導電材料を含む透明層の非導電性ベース層への接着性を改善するため、導電性多層膜の電気的性能を改善するため、導電性多層膜の機械的および／または環境安定性を強化するため、および／または導電性多層膜の光学ズーム信頼性を改善するためである。
本出願は、さらに、ポリマーを含む組成物から形成される透明プライマー層の使用に関し、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、透明プライマー層の厚さは１５０〜２０００ｎｍであり、本出願による導電性多層膜において、その目的は、透明導電材料を含む透明層の非導電性ベース層への接着性を改善するため、導電性多層膜の電気的性能を改善するため、導電性多層膜の機械的および／または環境安定性を強化するため、および／または導電性多層膜の光学ズーム信頼性を改善するためである。
本出願は、さらに、本出願の導電性多層膜を備えるタッチ感知装置に関する。
本出願は、さらに、タッチセンサ、光起電システム、加熱用途、電流導体、表示システム、表示電極、照明システム、光スイッチ、または光制御膜における、本出願による導電性多層膜の使用に関する。
本出願は、さらに、光起電システム、加熱用途、電流導体、表示システム、表示電極、照明システム、光スイッチ、または光制御膜における、本出願によるタッチ感知装置の使用に関する。
透明導電材料を含む透明層が透明プライマー層の「上に」提供されるという表現は、本明細書では、特に明記しない限り、透明導電材料を含む透明層が、透明プライマー層の上または上部に置かれるように提供または形成されるか、または少なくとも部分的にその中に埋め込まれることを意味するものとして理解されるべきである。透明プライマー膜は、透明導電材料を含む透明層のためのキャリアまたは支持構造として働くことができる。
「含む」という用語は、本明細書において、１つまたは複数の追加の特徴または行為の存在を除外することなく、その後に続く特徴または行為を含むことを意味するために使用される。
さらに、「１つの」アイテムへの言及は、それらのアイテムのうちの１つまたは複数を指すことが理解されるであろう。
本明細書において、「膜」という表現は、特に断らない限り、その厚さよりも実質的に大きい横方向寸法を有する構造を意味するものとして理解されるべきであり、その意味において、膜は、「薄い」構造であると考えることができる。
一実施形態では、導電性多層膜の厚さは、０．５ｎｍ〜６ｍｍである。一実施形態では、導電性多層膜の厚さは、０．５ｎｍ〜１０００ｎｍである。一実施形態では、導電性多層膜の厚さは、０．１μｍ〜６ｍｍである。
ベース層が「非導電性」であるという表現は、特に断らない限り、本明細書では、ベース層が１０ＭΩ／□以上のシート抵抗を有することを意味するものとして理解されるべきである。
本明細書において、「透明」という表現は、特に断らない限り、問題の関連する波長範囲における膜、層、またはその部分および材料の光学的透明性を指すものとして理解されるべきであり、言い換えれば、「透明である」材料または構造は、そのような関連する波長の光または一般に電磁放射線がそのような材料または構造を通って伝播することを可能にする材料または構造を意味する。関連する波長範囲は、導電性多層膜が使用される用途に依存することがある。一実施形態では、関連する波長範囲は、約３９０〜約７００ｎｍの可視波長範囲である。一実施形態では、関連する波長範囲は、約７００〜約１０００ｎｍの赤外線放射波長範囲である。
さらに、膜、層、またはその一部の透明性は、主に、膜、層、またはその一部の厚さ方向の透明性を指し、その結果、「透明」であるために、膜、層、またはその一部に入射する光エネルギーの十分な部分が、膜、層、またはその一部を通って厚さ方向に伝播する。このような十分な部分は、膜が使用される用途に依存することがある。一実施形態では、膜、層、またはその一部の透過率は、その上に垂直に入射する光のエネルギーの２０〜９９．９９％である。一実施形態において、前記透過率は、２０％以上、または３０％以上、または４０％以上、または５０％以上、または６０％以上、または７０％以上、または８０％以上、または９０％以上である。透過率は、規格ＪＩＳ−Ｋ７３６１、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に従って測定することができる。
一実施形態では、透明プライマー層は、ポリマーを含み、またはポリマーからなり、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一実施形態では、透明プライマー層は、ポリマーを含むかまたはポリマーからなる組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一実施形態では、コポリマーの主成分は塩化ビニリデンである。一実施形態において、コポリマーは、塩化ビニリデンと塩化ビニルとのコポリマー（ＶＤＣ−ＶＣコポリマー）である。一実施形態では、コポリマーは、塩化ビニリデンに加えて、塩化ビニル、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、およびアクリロニトリルからなる群から選択される少なくとも１つのモノマーを含む。一実施形態では、透明プライマー層は、１ｃｍ２当たり０．０２〜０．２ｍｇ、または０．０２〜０．１ｍｇのポリマーを含む。一実施形態では、透明プライマー層は、透明プライマー層の総重量に基づいて、９０〜１００重量％、または９５〜９９重量％、または９６〜９８重量％のポリマーを含む。
一実施形態では、透明プライマー層は、組成物の総体積に基づいて、０．１〜１００重量％、または０．１〜３０重量％、または０．１〜１５重量％、または０．５〜８重量％、または２〜６重量％、または３〜５重量％、または約４重量％のポリマーを含む組成物を使用することによって形成される。一実施形態では、組成物は、ポリマーに加えて、溶媒を含む。一実施形態では、組成物は、ポリマーおよび溶媒からなる。一実施形態では、組成物は、ポリマーおよび溶媒、ならびに任意選択で少なくとも１つの添加剤からなる。一実施形態では、組成物は、少なくとも１つの添加剤を含む。一実施形態では、少なくとも１つの添加剤は、可塑剤、ワックス、樹脂、充填剤、顔料、染料、防食剤、安定剤、およびＵＶ吸収体からなる群から選択される。
驚くべきことに、本発明者らは、透明プライマー層の材料として、ポリ塩化ビニリデンであるポリマー、塩化ビニリデンのコポリマー、またはそれらの組合せを含む組成物を使用することによって、透明導電材料を含む透明層の非導電性ベース層への接着が改善されること、したがって、透明導電材料を含む透明層の他の層からの剥離を低減しながら、形成された導電性多層膜を長寿命にできることを見出した。さらに、本発明者らは、驚くべきことに、透明プライマー層の材料として、ポリ塩化ビニリデンであるポリマー、塩化ビニリデンのコポリマー、またはそれらの組合せを含む組成物を使用することによって、導電性多層膜の導電性の安定性を改善するという追加の有用性を有することに注目した。プライマー層を用いることにより、導電性多層膜のシート抵抗をより安定にすることができ、導電性多層膜の導電性を向上させることができる。
一実施形態では、透明プライマー層の厚さは、最小で５０ｎｍであり、最大で１０μｍである。一実施形態では、透明プライマー層の厚さは、少なくとも５０ｎｍ、または５０〜２０００ｎｍ、または５０〜１０００ｎｍ、または１５０〜５００ｎｍである。透明プライマー層の厚さが５０ｎｍより薄い場合、シート抵抗は、厚さが少なくとも５０ｎｍである状況と比較して、より速く増加し得る。透明プライマー層の厚さを最大１０００ｎｍの値に保てば、付加的な有用性があり、厚さが１０００ｎｍを超える場合のように光学特性が低下しない。しかしながら、いくつかの実施形態では、透明プライマー層の厚さは、例えば、非導電性ベース層が非導電性非透明ベース層である状況では、より厚くてもよい。
一実施形態では、透明導電材料は、透明プライマー層に少なくとも部分的に埋め込まれている。一実施形態では、透明導電材料は、透明プライマー層に埋め込まれる。
一実施形態では、透明プライマー層は、非導電性ベース層にも、透明導電材料を含む透明層にも直接接触している。
一実施形態では、非導電性ベース層は、非導電性非透明ベース層である。一実施形態では、非導電性ベース層は、非導電性透明ベース層である。一実施形態では、非導電性ベース層は、半透明および／または不透明である。
一実施形態では、非導電性ベース層は、誘電材料で構成される。一実施形態では、非導電性ベース層を形成するために使用される材料は、透明プライマー層の基板としても、透明導電材料を含む透明層の基板としても機能するのに適しているべきである。一実施形態では、非導電性ベース層は、ポリマーまたはガラスを含むか、またはそれらからなる。一実施形態では、非導電性ベース層は、透明プラスチック材料で形成される。一実施形態では、非導電性ベース層の材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、トリアセテート（ＴＡＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、ポリ（エチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一実施形態では、非導電性ベース層の材料は、フロートガラス（ＳｉＯ２Ａ、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯを含む）、ソーダ石灰、アルミノケイ酸塩ガラス、およびホウケイ酸塩ガラスからなる群から選択される。非導電性ベース層の材料は、しかしながら、これらの例に限定されない。
一実施形態では、非導電性ベース層は、１〜５０００μｍ、または１０〜２０００μｍ、または３０〜５００μｍ、または５０〜３００μｍの厚さを有する。しかしながら、非導電性ベース層は、用途によっては、より厚くてもよい。
一実施形態では、非導電性ベース層、透明プライマー層、および／または透明導電材料を含む透明層を互いに結合するために、さらなる接着剤は使用されない。
透明導電材料は、任意の適切で十分に透明な導電材料、またはそのような材料の任意の組合せを含んでもよい。
一実施形態では、透明導電材料は、導電性高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭＳ）ネットワークを含むか、またはそれからなる。一実施形態では、透明導電材料は、導電性高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭＳ）ネットワークを含む。
導電性「ＨＡＲＭＳ」または「ＨＡＲＭ構造」とは、導電性「ナノ構造」、すなわち、ナノメートルスケールで１つまたは複数の特性寸法を有する構造、すなわち、約１００ｎｍ以下の構造を意味し、「高アスペクト比」とは、２つの垂直方向における導電性構造の寸法が、著しく異なる大きさのオーダーであることを意味する。例えば、ナノ構造は、その厚さおよび／または幅よりも数十倍または数百倍大きい長さを有することがある。ＨＡＲＭＳネットワークでは、多数の前記ナノ構造が互いに相互接続されて、電気的に相互接続された分子のネットワークを形成する。巨視的スケールで考察すると、ＨＡＲＭＳネットワークは、個々の分子構造は、無秩序に配向しているか、もしくは配向していない、すなわち、実質的にランダムに配向している中実モノリシック材料、または配向している中実モノリシック材料を形成する。様々なタイプのＨＡＲＭＳネットワークを、妥当な抵抗率を有する薄い透明層の形態で製造することができる。
一実施形態では、導電性ＨＡＲＭ構造は、銀ナノワイヤなどの金属ナノワイヤを含む。
一実施形態では、導電性ＨＡＲＭネットワークは、カーボンナノ構造を含む。一実施形態では、カーボンナノ構造は、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンナノリボン、またはそれらの任意の組合せを含む。一実施形態では、カーボンナノ構造は、カーボンナノバッド、すなわち、カーボンナノバッド分子を含む。カーボンナノバッドまたはカーボンナノバッド分子は、管状炭素分子の側面に共有結合したフラーレンまたはフラーレン様分子を有する。カーボンナノ構造、特にカーボンナノバッドは、電気的、光学的観点（透明性）、および機械的観点（可撓性および／または変形性と組み合わされた堅牢性）の両方からの利点を提供し得る。
一実施形態では、透明導電材料は、透明導電性酸化物を含むか、またはそれからなる。一実施形態では、透明導電材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、またはそれらの任意の組合せを含むか、またはそれらからなる。一実施形態では、透明導電材料は、透明導電性酸化物を含む。一実施形態では、透明導電性酸化物は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、またはそれらの任意の組合せである。一実施形態では、透明導電性酸化物は、フッ素などのドーピング剤でドープされる。
一実施形態では、透明導電材料は、グラフェン、銀ナノワイヤ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ＰＥＤＯＴ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネートＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、金属メッシュ導体、またはそれらの任意の組合せを含むか、またはそれらからなる。一実施形態では、透明導電材料は、グラフェン、銀ナノワイヤ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ＰＥＤＯＴ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネートＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、金属メッシュ導体、またはそれらの任意の組合せを含む。
一実施形態では、透明導電材料は、ドープされる。
透明導電材料を含む透明層の厚さは、透明導電材料の特性、特に、その抵抗率または導電率に従って設計することができる。例えば、カーボンナノ構造を含む透明導電材料の場合、透明層は、例えば、１〜１０００ｎｍの厚さを有してもよい。一実施形態では、透明導電材料を含む透明層の厚さは、０．１〜１０００ｎｍ、または１０〜１００ｎｍ、または１００〜５００ｎｍである。
一実施形態では、非導電性ベース層は、ポリカーボネートを含むか、またはそれからなり、透明導電材料は、導電性ＨＡＲＭＳネットワークを含むか、またはそれからなり、透明プライマー層は、ポリマーを含むか、またはそれからなる組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。本発明者らは、驚くべきことに、この組合せが、導電性ＨＡＲＭＳネットワークに良好な接着を提供すると同時に、湿気およびガスのバリアとして作用し、したがって、ＨＡＲＭＳネットワークを負の環境影響から遮蔽する上記ポリマープライマー層の追加の有用性を有することを見出した。
一実施形態では、この方法は、非導電性ベース層を提供するステップを含む。一実施形態では、非導電性ベース層を提供するステップは、事前に形成および製造された完全な非導電性ベース層を利用可能にすることを含む。このような非導電性ベース層は、最初に、任意の適切な処理によって調製され得る。一実施形態では、非導電性ベース層は、押出し処理および／または鋳造処理によって提供される。一実施形態では、非導電性ベース層を提供するステップは、導電性多層膜を製造する方法の一部として、非導電性ベース層を製造することを含む。一実施形態では、非導電性ベース層は、異なる材料または同じ材料の少なくとも２つの層から形成される。すなわち、非導電性ベース層は、例えば、一方の層が他方の層の上に配置された押出層またはコーティング層から形成することができる。
一実施形態では、透明プライマー層は、コーティング処理を使用することによって、非導電性ベース層上に提供される。一実施形態では、透明プライマー層は、スロットダイコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、カーテンコーティング、インクジェット印刷、ディップコーティング、またはスクリーン印刷を使用することによって提供される。
一実施形態では、透明プライマー層上に透明導電材料を含む透明層を提供するステップは、透明プライマー層上に透明導電材料を形成または堆積することを含む。
透明導電材料を含む透明層の材料に応じて、当該技術分野に存在する様々な手順を、透明導電材料を含む透明層を提供するために使用してもよい。例えば、ＩＴＯを、真空条件でのスパッタリングによって堆積してもよい。ＰＥＤＯＴまたは銀ナノワイヤは、例えば、印刷によって形成することができる。金属メッシュは、例えば、印刷もしくは電気めっきによって、または任意の他の適切な方法によって形成することができる。
カーボンナノバッド分子などのカーボンナノ構造を含む透明導電材料の場合、堆積は、例えば、気相または液体からの濾過、力場での堆積、またはスプレーコーティングまたはスピン乾燥を使用する溶液からの堆積の一般に周知の方法を使用することによって実施することができる。カーボンナノバッド分子は、例えば、国際公開第２００７／０５７５０１号パンフレットに開示されている方法を使用して合成することができ、例えば、エアロゾル流から直接、例えば、電気泳動または熱泳動の助けによって、またはＮａｓｉｂｕｌｉｎらが「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ ２０ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ Ｆｉｌｍｓ」（ＡＣＳ ＮＡＮＯ、ｖｏｌ．５， Ｎｏ．４、３２１４〜３２２１頁、２０１１年）に記載した方法によって、例えば、基板上に堆積させることができる。
一実施形態では、透明導電材料を、透明プライマー層上に所定のパターンで形成または堆積する。一実施形態では、透明プライマー層上に透明導電材料を形成または堆積させた後に、透明層内に所定のパターンを形成する。前記パターン形成には、様々な処理を使用することができる。一実施形態では、レーザ処理、エッチング処理、直接印刷、機械的処理、燃焼処理、またはそれらの任意の組合せが、パターン形成に使用される。一実施形態では、レーザ処理は、レーザアブレーションである。一実施形態では、エッチング処理は、フォトリソグラフィ処理である。一実施形態では、透明導電材料を含む透明層を透明プライマー層上に形成または堆積するのと同時に、またはその後に、パターンを形成する。
一実施形態では、透明導電材料を含む透明層は、透明導電材料を含む透明層上にコーティング層を形成する透明誘電材料で少なくとも部分的に覆われる。一実施形態では、透明導電材料を含む透明層は、コーティング層と透明プライマー層との間に位置する。一実施形態では、コーティング層の厚さは、１０〜６００ｎｍ、または２０〜５００ｎｍ、または３０〜４００ｎｍ、または５０〜３００ｎｍ、または６０〜２００ｎｍ、または７０〜１５０ｎｍである。一実施形態では、コーティング層の厚さは、〜１５０ｎｍである。コーティング層の厚さは、コーティング層を介する透明導電材料を含む透明層のさらなる処理が可能になるように構成することができる。一実施形態では、コーティング層を介する透明導電材料を含む透明層の処理は、透明導電材料を含む透明層のレーザエッチング（パターニング）、電気コンタクトの印刷（スクリーン印刷）、または任意の他のタイプの処理を含む。一実施形態では、電気コンタクトの印刷は、Ａｇコンタクトの印刷を含む。
一実施形態では、透明導電材料は、透明導電材料の少なくとも一部が露出するように、透明誘電材料に部分的に埋め込まれる。一実施形態では、透明導電材料は、透明導電材料の少なくとも一部がコーティング層の外に延在するように、透明誘電材料に部分的に埋め込まれる。
一実施形態では、透明誘電材料は、ポリマーを含むか、またはポリマーからなる。一実施形態では、透明誘電材料は、ポリマーからなり、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一実施形態では、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、およびそれらの組合せからなる群から選択される。一実施形態では、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一実施形態では、ポリマーは、ポリカーボネートである。
一実施形態では、透明誘電材料は、溶媒、光吸収添加剤、ドーパント、接着促進剤、硬化剤、またはそれらの任意の組合せをさらに含む。光吸収添加剤は、環境ＵＶ放射に対する保護を提供することができる。
一実施形態では、被覆層は、１ｃｍ２当たり０．００５〜０．０６ｍｇ、または０．００５〜０．０３ｍｇのポリマーを含む。一実施形態では、コーティング層は、コーティング層の総重量に基づいて、透明誘電材料、例えば、９０〜１００重量％、または９５〜９９重量％、または９６〜９８重量％のポリマーを含む。一実施形態では、透明誘電材料のコーティング層は、組成物の総体積に基づいて、０．１〜１００重量％、または０．１〜３０重量％、または０．１〜１５重量％、または０．１〜６重量％、または０．３〜５重量％、または０．５〜４重量％のポリマーを含む組成物を使用することによって形成される。
一実施形態では、方法は、透明導電材料を含む透明層を少なくとも部分的に透明誘電材料で覆って、１０〜６００ｎｍの厚さを有する透明誘電材料のコーティング層を形成するステップを含む。一実施形態では、透明導電材料を少なくとも部分的に透明誘電材料で覆うことは、以下の処理、すなわち、スロットダイコーティング、メニスカスコーティング、ローラーコーティング、スクリーン印刷、グラビアコーティング、フレキソコーティング、オフセットコーティング、ナイフコーティング、物理蒸着のうちの少なくとも１つを使用することによって実施される。
一実施形態では、少なくとも１つの金属コンタクトパッドが提供される。一実施形態では、少なくとも１つの金属コンタクトパッドは、透明導電材料を含む透明層上に提供される。一実施形態では、少なくとも１つの金属コンタクトパッドは、スクリーン印刷またはインクジェット印刷を使用することによって提供される。一実施形態では、少なくとも１つの金属コンタクトパッドは、銀、金、銅、またはそれらの任意の組合せを含む。
一実施形態では、導電性多層膜は、それに取り付けられた少なくとも１つの追加の構成要素を含む。一実施形態では、追加の構成要素は、本質的に透明である。一実施形態では、追加の構成要素は、本質的に不透明である。一実施形態では、追加の構成要素は、シリコンチップ、ピエゾバイブレータ、力センサ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、およびライトガイドからなる群から選択される。一実施形態では、導電性多層膜は、それに取り付けられた少なくとも１つの付加的な構成要素を備え、付加的な構成要素は、シリコンチップ、ピエゾバイブレータ、力センサ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、およびライトガイドからなる群から選択される。
一実施形態では、この方法は、導電性多層膜上に少なくとも１つの追加層を提供するステップを含む。一実施形態では、導電性多層膜は、少なくとも１つの追加層を含むか、またはそれを備える。一実施形態では、少なくとも１つの追加層のうちの少なくとも１つは、本質的に透明である。一実施形態では、少なくとも１つの追加層のうちの少なくとも１つは、本質的に不透明である。一実施形態では、少なくとも１つの追加層のうちの少なくとも１つは、装飾層である。装飾層は、例えば、タッチのための位置情報を提供するために、導電性多層膜上にパターンを形成するために使用されてもよい。一実施形態では、保護層が、導電性多層膜上に設けられる。追加層は、ベースプレートまたはカバープレートを含むことができる。ベースプレートおよびカバープレートのいずれも、アクリレートもしくはＰＣなどの透明プラスチック材料、またはこれらの多層積層体、あるいはフロートガラス（ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯからなる）、ソーダ石灰、もしくはアルミノケイ酸塩ガラスまたはホウケイ酸塩ガラスなどのガラス材料、またはこのようなガラス材料および／またはプラスチック材料からなる積層体を含むことができる。典型的な自動車安全ガラスは、プラスチック、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を間に埋め込んだ２枚のフロートガラスシートを含むことができる。
一実施形態では、導電性多層膜は、熱成形および／または射出成形を受ける。一実施形態では、導電性多層膜は、三次元形状を有するように形成される。
一実施形態では、導電性多層膜は、成形可能、可撓性、折畳み可能、および／または伸縮可能である。一実施形態では、導電性多層膜は、成形可能および／または伸縮可能である。一実施形態では、導電性多層膜は、成形可能であり、伸縮可能である。一実施形態では、導電性多層膜は、成形可能である。
一実施形態では、導電性多層膜は、三次元表面に沿って少なくとも一方向に、好ましくは可逆的に、かつ繰り返し、その屈曲を可能にするように、可撓性構造として形成される。一実施形態では、導電性多層膜は、少なくとも１つの方向に屈曲可能である。一実施形態では、導電性多層膜は、少なくとも２つの方向に同時に屈曲可能である。導電性多層膜の製造に用いられる材料によっては、導電性多層膜が屈曲し得る最小曲率半径は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍまたは１０ｍｍの範囲内に存在してもよい。一実施形態では、導電性多層膜が屈曲し得る曲率半径は、０．５ｍｍ〜３ｍｍまたは１０ｍｍの範囲内に存在する。最小曲率半径は、カーボンナノバッドなどのカーボンナノ構造を含む透明層について達成されてもよいが、他の物質については、可能な最小曲率半径は、より大きくてもよい。
一実施形態では、導電性多層膜は、三次元表面に沿って導電性多層膜を変形させることができるように、変形可能な構造として形成される。前記変形は、例えば、導電性多層膜の伸縮性に基づくことができ、例えば、熱成形を使用することによって実施することができる。可撓性および／または変形性は、ドーム形状構造のような湾曲した、または概して三次元形状の構造として、導電性多層膜の使用を可能にする付加的な有用性を有し得る。
上述の実施形態は、互いに任意の組合せで使用することができる。いくつかの実施形態を一緒に組み合わせて、さらなる実施形態を形成することができる。本出願が関連する導電性多層膜、方法、使用、またはタッチ感知装置は、上述の実施形態のうちの少なくとも１つを含むことができる。本明細書に記載される利益および利点は、１つの実施形態に関連し得るか、またはいくつかの実施形態に関連し得ることが理解されるであろう。実施形態は、記載された問題のいずれかまたはすべてを解決するもの、または記載された利益および利点のいずれかまたはすべてを有するものに限定されない。
本出願に記載される導電性多層膜は、透明導電材料を含む透明層の非導電性ベース層への付着性を向上させるという付加的な有用性を有する。ポリ塩化ビニリデンであるポリマー、塩化ビニリデンのコポリマー、またはそれらの組合せである透明プライマー層を使用すると、透明導電材料を含む透明層の非導電性ベース層への接着性を向上し、それによって、同時に導電性多層膜の電気的性能を改善するという付加的な有用性を有する。本出願に記載されているような透明プライマー層を、本出願に記載されているような導電性多層膜に使用することによって、例えば、導電性多層膜の環境安定性を改善して、湿気および熱の影響に対して、より耐性を高めるという付加的な有用性を有する。
ここで、記載された実施形態を、添付の図面に示す実施例で、詳細に説明する。
以下の説明は、いくつかの実施形態を開示するもので、当業者が本開示に基づく方法および積層膜を利用できるような詳細である。実施形態のすべてのステップを詳細に説明しないが、これらのステップの多くは、本明細書に基づいて当業者には明らかであろう。
簡単にするために、以下の例示的な実施形態では、構成要素を繰り返す場合には、アイテムの番号が維持される。
図１に、本説明で説明する一実施形態による導電性多層膜１の断面図を模式的に示す。図１から、非導電性ベース層２、透明導電材料を含む透明層３、および透明プライマー層４を含む導電性多層膜１を見ることができる。非導電性ベース層２、透明導電材料を含む透明層３、および透明プライマー層４は、垂直方向に互いに配置される。透明プライマー層４は、非導電性ベース層２と透明導電材料を含む透明層３との間に位置する。透明プライマー層４は、透明導電材料３を含む透明層と直接接触していてもよい。一実施形態では、透明プライマー層４も、透明ベース層２と直接接触している。透明プライマー層４は、ポリマーを含む組成物から形成され、ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
図２は、図１に記載の導電性多層膜１の断面図を模式的に示し、これに、コーティング層５を形成する透明誘電材料が、透明導電材料を含む透明層上に形成されているのを付加したものである。コーティング層の厚さは、１０〜６００ｎｍとすることができる。
導電性多層膜１は、その上に、またはそれに取り付けられた追加の構成要素を含んでもよいが、これらの追加の構成要素が添付の図面に示されていなくても、当業者には明らかである。
（実施例１：導電性多層膜の製造）
本実施例では、以下の材料を用いて導電性多層膜、すなわち、導電性多層膜１を製造した。
Figure 2021523029
さらに、以下の材料を用いて比較導電性多層膜、すなわち、比較導電性多層膜Ｃ１を製造した。
Figure 2021523029
また、以下の材料を用いて別の比較導電性多層膜Ｃ２を製造した。
Figure 2021523029
最初に、非導電性ベース層を提供した。非導電性ベース層の厚さは、２５０μｍであった。その後、透明プライマー層を提供して、導電性多層膜１および比較導電性多層膜Ｃ１を製造した。これは、スロットダイコーティングを用いて、選択したポリマーと溶媒（メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ））との組成物で、非導電性ベース層をコーティングすることによって実施した。形成された透明プライマー層の厚さは、２００〜４００ｎｍの範囲であった。スロットダイコーティングの後、約１０分間にわたって、１００℃の温度で乾燥させた。
比較導電性多層膜Ｃ２は、非導電性基材層と透明導電材料を含む透明層との間に透明プライマー層を形成しないこと以外は、導電性多層膜１および比較導電性多層膜Ｃ１と同様の方法で製造した。
次に、透明導電材料を含む透明層を、透明プライマー層と直接接触するように透明プライマー層上に提供した。透明導電材料として、この実施例で使用されるカーボンナノバッド分子は、例えば、フェロセンなどの触媒前駆体を使用する一酸化炭素などの炭素源、または金属粒子などの熱線発生器から生成される触媒、およびナノバッド分子の成長を促進することに加えて、生成物の純度を高める追加の薬剤から合成することができる。合成処理の詳細は、国際公開第２００７／０５７５０１号パンフレットに見出すことができる。
カーボンナノバッド分子を、国際公開第２００９／０００９６９号パンフレットに記載されているように、ニトロセルロースフィルタ上に堆積させ、次いで、透明なプライマー層上にプレス転写し、非導電性ベース層上に置き、その上に透明導電材料を含む透明層を形成した。
堆積後、透明導電材料を、カーボンナノバッド分子をｐ型ドーピングすることができる塩化金化合物を含有する溶媒溶液に暴露した（処理ステップ：ｐ型ドーピング）。ｐ型ドーピング後、カーボンナノバッド分子の結合を改善し、残留水分を除去するために、空気循環対流炉内で乾燥した（処理ステップ：乾燥）。
その後、銀コンタクトパッドを、透明導電材料を含む透明層上にシルクスクリーン印刷によって印刷した。次に、形成した導電性多層膜を約１０分間にわたって１００℃で乾燥した（処理ステップ：銀コンタクト印刷）。
上記のように導電性多層膜を製造した後、両面エラストマーロールを備えたＴｅｋＮｅｋコンタクトクリーナーに膜を通し、そこから塵および粒子を除去した（処理ステップ：コンタクト洗浄）。
その後、３つの導電性多層膜を温度８５℃、相対湿度８５％で７２時間にわたって保持することによって、加速時効を行った（処理ステップ：加速時効）。装置は、モデルＷｅｉｓｓ ＷＫＬ １００の環境チャンバーを使用した。
（シート抵抗測定）
上述の異なる処理ステップの間、異なる処理ステップにおけるシート抵抗（Ω／□）は、加速時効前に四点プローブ（Ｊａｎｄｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌｉｍｉｔｅｄ製）を用いて測定され、その後、Ａｇｉｌｅｎｔデジタルマルチメーターを用いて２つの銀コンタクトを用いた。各測定点について、１８個の３０×３０ｍｍのＣＮＢ正方形のサンプルを使用した。結果を表１に示す。
Figure 2021523029
得られた試験結果に基づくと、高温および高湿度で、膜１は、膜Ｃ１および膜Ｃ２よりも、はるかに安定であることが分かった。
（接着性試験）
その後、製造した３つの導電性多層膜について、以下のようにして接着性試験を行った。
非導電性ベース層（比較膜Ｃ２）または透明プライマー層（膜１および膜Ｃ１）上の透明導電材料を含む透明層の接着強度を評価するために、シート抵抗（Ω／□）を最初に四点プローブ（Ｊａｎｄｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌｉｍｉｔｅｄ製）を用いて測定した。次いで、透明導電材料を含む透明層上で、３Ｍスコッチ透明膜テープ６００に手で圧力を加えて直接プレスすることで、そのテープを貼り付けた。１０秒間待った後、テープを制御された動作で剥がして、透明導電材料がどれだけ除去されたかを評価するために、シート抵抗（Ω／□）を再び測定した。
結果を表２に示す。
Figure 2021523029
得られた試験結果から、コポリマーを用いて形成された透明プライマー層を含む導電性多層膜１では、比較導電性多層膜と比較して、透明導電材料からなる透明層の良好な結合強度が得られることが分かった。
当業者には、技術の進歩に伴い、基本概念を様々な方法で実施することができることが明らかである。したがって、実施形態は、上述の例に限定されない。代わりに、それらは、特許請求の範囲内で変更することができる。

Claims (17)

  1. 非導電性ベース層（２）と、透明導電材料を含む透明層（３）と、透明プライマー層（４）とを含む導電性多層膜（１）であって、
    前記非導電性ベース層と、前記透明導電材料を含む透明層と、前記透明プライマー層は、前記透明プライマー層が前記非導電性ベース層と前記透明導電材料を含む透明層との間に位置し、前記透明導電材料を含む透明層と直接接触するように、前記透明プライマー層が垂直方向に互いに配置され、
    前記透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、前記ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、前記透明プライマー層の厚さは１５０〜２０００ｎｍである、導電性多層膜。
  2. 前記コポリマーは、塩化ビニリデンとポリ塩化ビニルとのコポリマーである、請求項１に記載の導電性多層膜。
  3. 前記透明プライマー層の厚さは、１５０〜５００ｎｍである、請求項１または２に記載の導電性多層膜。
  4. 前記透明導電材料は、前記透明プライマー層に少なくとも部分的に埋め込まれている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  5. 前記透明プライマー層（４）は、前記非導電性ベース層（２）とも、前記透明導電材料を含む前記透明層（３）とも直接接触している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  6. 前記非導電性ベース層（２）は、ポリマーまたはガラスを含むか、またはそれらからなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  7. 前記透明導電材料は、導電性高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭＳ）ネットワークを含むか、またはそれからなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  8. 前記透明導電材料は、透明導電性酸化物を含むか、またはそれからなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  9. 前記透明導電材料は、グラフェン、銀ナノワイヤ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ＰＥＤＯＴ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネートＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、または金属メッシュ導体を含むか、またはそれらからなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  10. 前記非導電性ベース層（２）は、ポリカーボネートを含むか、またはそれからなり、前記透明導電材料は、導電性ＨＡＲＭＳネットワークを含むか、またはそれからなり、前記透明プライマー層（４）がポリマーを含む組成物から形成され、前記ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  11. 前記透明導電材料を含む前記透明層（３）は、コーティング層（５）を形成する透明誘電材料で少なくとも一部覆われており、前記コーティング層の厚さが１０〜６００ｎｍである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  12. 前記導電性多層膜が、成形可能で、可撓性で、折畳み可能で、および／または伸縮可能である、または前記導電性多層膜が、成形可能および／または伸縮可能である、あるいは前記導電性多層膜が、成形可能である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の導電性多層膜。
  13. ・非導電性ベース層（２）を提供するステップと、
    ・前記非導電性ベース層（２）上に、透明プライマー層（４）を提供するステップであって、前記透明プライマー層は、ポリマーを含む組成物から形成され、前記ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、前記透明プライマー層の厚さが１５０〜２０００ｎｍである、ステップと、
    ・前記透明プライマー層（４）上に、前記透明プライマー層と直接接触して、前記透明導電材料を含む前記透明層（３）を提供するステップと、
    を含む、導電性多層膜の製造方法。
  14. ポリマーを含む組成物から形成される透明プライマー層（４）の使用であって、前記ポリマーは、ポリ塩化ビニリデン、モノマーの１つが塩化ビニリデンであるコポリマー、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択され、前記透明プライマー層の厚さが１５０〜２０００ｎｍであり、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の導電性多層膜において、前記透明導電性ベース層への前記透明導電材料を含む前記透明層の接着性を改善するため、前記導電性多層膜の電気性能を改善するため、前記導電性多層膜の安定性を強化するため、および／または前記導電性多層膜の光学ズーム信頼性を改善するための、透明プライマー層の使用。
  15. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の導電性多層膜を備える、タッチ感知装置。
  16. タッチセンサ、光起電システム、加熱用途、電流導体、表示システム、表示電極、照明システム、光スイッチ、または光制御膜における、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の導電性多層膜の使用。
  17. 光起電システム、加熱用途、電流導体、表示システム、表示電極、照明システム、光スイッチ、または光制御膜における請求項１５に記載のタッチ感知装置の使用。
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