JP2022516471A - 銀ナノワイヤ透明導電膜 - Google Patents

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Abstract

基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜。この膜は、ナノ構造体および基板上にある第１のオーバーコートマトリックスを含み、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックス上にある第２のオーバーコートマトリックスを含むことができる。第２のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックスを覆うのに充分な厚さを有することができる。この膜は、第２のオーバーコートマトリックスを通って延在する電気接触材料が接触領域でナノ構造体に電気的に接続することを可能にする。第１のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体の平均直径の１～３倍の範囲内の厚さを有することができる。第１のオーバーコートマトリックスと第２のオーバーコートマトリックスとの組合せは、ナノ構造体を完全に覆うことができる。【選択図】図５

Description

本開示は、透明導電膜、並びに、電気的接触および膜信頼性に関して改善された特性を有する透明導電膜を形成する方法に関する。
透明導電体は、接触感知式のコンピュータディスプレイで一般的に使用されるような、光学的に透明な導電膜を含むことができる。一般的に、導電ナノ構造体は、互いに接続して、長距離相互接続性を有するパーコレーションネットワークを形成する。パーコレーションネットワークは、コンピュータ、タブレット、スマートフォン、または接触感知式ディスプレイを有する他のコンピューティングデバイスの電子回路に、金属接触と協働して接続される。また、一般的に、物理的および化学的な損傷／劣化の両方からナノ構造体をある程度保護するためのオーバーコート層が存在する。このオーバーコート層は、電気的接触を可能にするのに充分に薄い。
一態様によれば、基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜が提供される。この膜は、ナノ構造体および基板上にある第１のオーバーコートマトリックスを含み、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックス上にある第２のオーバーコートマトリックスを含む。第２のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックスを覆うのに充分な厚さを有する。この膜は、第２のオーバーコートマトリックスを通って延在する電気接触材料が接触領域でナノ構造体に電気的に接続することを可能にする。
他の態様によれば、基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜が提供される。この膜は、ナノ構造体および基板上にある少なくとも１つのオーバーコートマトリックスを含み、少なくとも１つのオーバーコートマトリックスの最上面上にある電気接触材料が接触領域でナノ構造体に電気的に接続することを可能にする。接触領域は、２００オーム未満の抵抗を有する。
他の態様によれば、基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜が提供される。この膜は、ナノ構造体および基板上にある第１のオーバーコートマトリックスを含む。第１のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体の平均直径の１～３倍の範囲内の厚さを有する。この膜は、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックス上にあり、第１のオーバーコートマトリックスと第２のオーバーコートマトリックスとの組合せがナノ構造体を完全に覆う第２のオーバーコートマトリックスを含む。
本明細書に提示される技術は、代替の形態で実施されてもよく、図面に示される特定の実施形態は、本明細書に提供される説明の補足である少数の例にすぎない。これらの実施形態は、添付の特許請求の範囲を限定するような限定的な方法で解釈されるべきではない。
オーバーコート層を通したナノワイヤ電気接触点を示す膜の概略断面図である。
図１に示される構造例による、単一オーバーコート銀ナノワイヤ膜の接触抵抗の例示的プロットであり、単一オーバーコートは、図２Ａについては約４０ｎｍである。 図１に示される構造例による、単一オーバーコート銀ナノワイヤ膜の接触抵抗の例示的プロットであり、単一オーバーコートは、図２Ｂについては約６０ｎｍである。 図１に示される構造例による、単一オーバーコート銀ナノワイヤ膜の接触抵抗の例示的プロットであり、単一オーバーコートは、図２Ｃについては約８０ｎｍである。
４０ｎｍの単一オーバーコート層を有し、続く図７Ａ～図７Ｂとの比較対照のための、図１に示される構造による、例示的な温度および相対湿度の条件についての、抵抗変化のパーセンテージ対曝露時間の例示的なプロットである。 ４０ｎｍの単一オーバーコート層を有し、続く図７Ａ～図７Ｂとの比較対照のための、図１に示される構造による、例示的な温度および相対湿度の条件についての、抵抗変化のパーセンテージ対曝露時間の例示的なプロットである。 ４０ｎｍの単一オーバーコート層を有し、続く図７Ａ～図７Ｂとの比較対照のための、図１に示される構造による、例示的な温度および相対湿度の条件についての、抵抗変化のパーセンテージ対曝露時間の例示的なプロットである。
本開示の少なくとも１つの態様による銀ナノワイヤ膜の３層構造を示す膜の概略断面図である。
図４に示される銀ナノワイヤ膜の３層構造を通した銀ペースト接触を示す、本開示の少なくとも１つの態様による膜の概略断面図である。
図４および図５の例および本開示の少なくとも一態様による、二重オーバーコート銀ナノワイヤ膜の接触抵抗対接触面積の例示的プロットである。
接触抵抗を測定するためのケルビン法の概略図であり、接触面積は、図６Ａのプロットのためのデータを提供するために使用することができ、銀ペースト配線と銀ナノワイヤ導電膜配線との間の重なり面積によって定義される。
図４および図５の例および本開示の少なくとも１つの態様による、例示的な温度および相対湿度の条件についての、抵抗変化のパーセンテージ対曝露時間の例示的なプロットである。 図４および図５の例および本開示の少なくとも１つの態様による、例示的な温度および相対湿度の条件についての、抵抗変化のパーセンテージ対曝露時間の例示的なプロットである。 図４および図５の例および本開示の少なくとも１つの態様による、例示的な温度および相対湿度の条件についての、抵抗変化のパーセンテージ対曝露時間の例示的なプロットである。
縁領域に小さな電気接触を有する本開示の少なくとも１つの態様による例示的な狭縁デバイスの概略図であり、図８Ａはセンサ膜である。 縁領域に小さな電気接触を有する本開示の少なくとも１つの態様による例示的な狭縁デバイスの概略図であり、図８Ｂは遮蔽膜である。
以下、本発明の一部を構成し、例示として特定の実施形態例を示す添付図面を参照して、主題をより詳細に説明する。この説明は、既知の概念の詳細な説明を意図したものではない。当業者に一般的に知られている詳細は省略されていてもよいし、要約して扱われてもよい。
以下の主題は、方法、デバイス、構成要素、および／または装置などの様々な異なる形態で具現化することができる。したがって、この主題は、例示として本明細書に記載された例示的実施形態に限定されるものとして解釈されることを意図していない。むしろ、本明細書において、実施形態は単に説明のために提供される。
本明細書で使用される場合、「導電ナノ構造体」または「ナノ構造体」は、一般的に、少なくとも１つのその寸法が、例えば、５００ｎｍ未満、または、２５０ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、２５ｎｍ、１５ｎｍ、または１０ｎｍ未満である、導電ナノサイズ構造体を言う。典型的には、ナノ構造体は、元素金属（例えば遷移金属）または金属化合物（例えば、金属酸化物）などの金属材料からなる。金属材料は、２種類以上の金属を含むバイメタル材料または金属合金であってもよい。好適な金属としては、銀、金、銅、ニッケル、金めっき銀、白金およびパラジウムが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書の議論において、銀は、実施可能な金属の例として提示される。しかし、本開示の範囲は金属として銀に限定されるものではない。
ナノ構造体は、任意の形状または幾何学形状であり得る。所与のナノ構造体の形態は、ナノ構造体の直径に対する長さの比であるアスペクト比によって、簡単な方法で定義することができる。例えば、ある種のナノ構造体は等方的な形状をしている（すなわち、アスペクト比＝１）。典型的な等方性ナノ構造体として、ナノ粒子が挙げられる。好ましい実施態様において、ナノ構造体は、異方性の形状をしている（すなわち、アスペクト比≠１）。異方性ナノ構造体は、典型的には、その長さに沿って縦軸を有する。例示的な異方性ナノ構造体として、本明細書に定義されるナノワイヤ、ナノロッド、およびナノチューブが挙げられる。
ナノ構造体は、固体または中空であり得る。固体ナノ構造体としては例えば、ナノ粒子、ナノロッドおよびナノワイヤが挙げられる。ナノワイヤは、典型的には、１０超、好ましくは５０超、より好ましくは１００超のアスペクト比を有する細長いナノ構造体を言う。典型的には、ナノワイヤは、５００ｎｍ超、１μｍ超、または１０μｍ超の長さである。ナノロッドは、典型的には、１０以下のアスペクト比を有する、短く幅広の異方性ナノ構造体である。本開示は、任意の種類のナノ構造体を含むが、簡潔にするために、銀ナノワイヤを一例として説明する。本開示の範囲は、ナノワイヤまたは銀ナノワイヤの例に限定されない。
以下、いくつかの例について説明する。説明の中で、ナノ構造体の一例としてナノワイヤを示す。他の種類のナノ構造体が可能であり、考えられ、したがって本開示を介して提供されることを理解されたい。もちろん、異なるナノ構造体を例内で使用することができる。
図１を参照して、透明導電膜１０は、層１４としての銀ナノワイヤ／ナノ構造体１２のパーコレーションネットワークを介して、基板１６上に形成されることができる。典型的には、透明導電膜１０は、銀ナノワイヤ層１４および保護層１８を含み、保護層１８は、コーティング方式設計に応じて、１回または２回の塗りでコーティングされることができる。このように、保護層１８は、オーバーコートである。ネットワーク内のナノワイヤ１２は、互いに接続し、したがって、ネットワークに沿って導電性を有する。
例示的な製造方法に関して：まず、銀およびポリマーバインダー材料を含む銀ナノワイヤインクを、基板１６としてのプラスチックフィルム上にコーティングし、次いで、そのような中間生成物が、温度上昇を伴う一連のオーブンを通過するようにして、インクを乾燥する。次いで、ポリマーであり得る保護層または「オーバーコート」層１８を、銀ナノワイヤ層の上面上に、それを保護するために、コーティングする。オーバーコート層１８は、オーバーコートマトリックスと考えることができる。
連続導電層を有する従来のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜とは対照的に、最終的に得られる銀ナノワイヤ膜は、導電銀ナノワイヤ１２のパーコレーションネットワークからなり、面積の大部分は、実際には、導電ナノワイヤ間の空間である。透明導電膜１０の銀ナノワイヤ１２の層１４と電気的に接触する方法は、オーバーコート層を通して、露出された、部分的に露出された、またはさらなる処理によって露出されるようになる、ナノワイヤネットワークの点を介する方法である（図１を参照）。本明細書において、露出された、部分的に露出された、または露出されるようになる態様を、包括的／一般的に露出されたと言うことができる。このような露出の量／種類は、本開示に対する特定の制限である必要はないことを理解されたい。このような露出の一例において、ナノワイヤは、少なくとも部分的にオーバーコート層から被覆されていないと考えることができる。他の例において、ナノワイヤは、オーバーコート層から突き出ていると考えることができる。一例において、図１には示されていない電気接触材料（例えば銀ペースト）が、ナノワイヤが露出したオーバーコート層１８上に形成されると、ナノワイヤ１２の露出部分と電気接触する。ここでは、電気的接触材料の一例として銀ペーストがしばしば提示される。電気接触材料の多くの変種、具体的には銀ペーストの変種が可能であり、考えられ、したがって本開示を介して提供され、提示された例内で使用できることを理解されたい。なお、銀ペーストの例、および可能な具体的なその変種は、本開示の範囲を限定するものではない。
オーバーコート層１８（図１）は、銀ナノワイヤ層１４を物理的および化学的な損傷／劣化の両方から保護するように特に設計されなければならず、一方、ナノワイヤネットワークへの接触抵抗は、オーバーコートの厚さによって制御することができる。図１のオーバーコート層１８は、機械的完全性を提供するのに充分に厚く、表面上の電気接触を容易にするのに充分に薄い必要がある。１つの特定の厚さで両方の要件を満たすことは非常に困難である。狭い額縁または無額縁の表示装置の最近のトレンドを考慮すると、電気接触材料とパターン化された銀ナノワイヤ透明導電配線との間の非常に小さい電気接触面積が必要とされる。小さな接触面積は、良好な膜信頼性を維持しながら低電気接触抵抗を同時に達成することを非常に困難にする。例えば、４０ｎｍのオーバーコート（図２Ａ）を有する銀ナノワイヤ層は、０．０１ｍｍ２超の接触領域について２０オーム未満の接触抵抗を有する。図２Ｂに示されるように、接触抵抗は、６０ｎｍのオーバーコートに対して増加される。８０ｎｍのオーバーコート（図２Ｃ）を有する膜は、より高い接触抵抗を有し、多くの点が２００オーム超である。しかしながら、４０ｎｍオーバーコート層のような低接触抵抗膜は、図３Ａ～図３Ｃに示すような典型的な環境信頼性試験に合格することができず、膜シート抵抗は、２００時間未満で速く２０％超に変化した（すなわち増加した）。単一オーバーコート層について、図３Ａ～図３Ｃは、約２００時間という非常に短い時間で２０％超の抵抗変化を示す。そのような結果は受け入れられないかもしれない。
図４に移って、本開示による少なくとも１つの態様として提供される例を示す。
本開示による態様は、機械的完全性、環境保護、および良好な電気接触のすべての要件を満たすことができる新規な積層膜構造であることを理解されたい。
図４に示す例において、新規な積層膜２０は、基板２８の上面上に３つの層２２～２６を有する。図４に示されるように、３層は、第１の、ナノワイヤ３０からなる銀ナノワイヤ層２２、第１のオーバーコート層としての架橋ポリマー層２４、および第２のオーバーコート層としての非架橋ポリマー層２６である。第１のオーバーコート層２４は、第１のオーバーコートマトリックスと考えることができる。第２のオーバーコート層２６は、第２のオーバーコートマトリックスと考えることができる。
ここでも、銀ナノワイヤは単なる例である。本明細書で使用される場合、「導電ナノ構造体」または「ナノ構造体」は、一般的に、少なくとも１つのその寸法が、例えば、５００ｎｍ未満、または、２５０ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、２５ｎｍ、１５ｎｍ、または１０ｎｍ未満である、導電ナノサイズ構造体を言う。典型的には、ナノ構造体は、元素金属（例えば遷移金属）または金属化合物（例えば、金属酸化物）などの金属材料からなる。金属材料は、２種類以上の金属を含むバイメタル材料または金属合金であってもよい。好適な金属としては、銀、金、銅、ニッケル、金めっき銀、白金およびパラジウムが挙げられるが、これらに限定されない。
ナノ構造体は、任意の形状または幾何学形状であり得る。所与のナノ構造体の形態は、ナノ構造体の直径に対する長さの比であるアスペクト比によって、簡単な方法で定義することができる。例えば、ある種のナノ構造体は等方的な形状をしている（すなわち、アスペクト比＝１）。典型的な等方性ナノ構造体として、ナノ粒子が挙げられる。好ましい実施態様において、ナノ構造体は、異方性の形状をしている（すなわち、アスペクト比≠１）。異方性ナノ構造体は、典型的には、その長さに沿って縦軸を有する。例示的な異方性ナノ構造体として、本明細書に定義されるナノワイヤ、ナノロッド、およびナノチューブが挙げられる。
ナノ構造体は、固体または中空であり得る。固体ナノ構造体としては例えば、ナノ粒子、ナノロッドおよびナノワイヤ（「ＮＷｓ」）が挙げられる。ＮＷｓとは、典型的には、１０超、好ましくは５０超、より好ましくは１００超のアスペクト比を有する細長いナノ構造体を言う。典型的には、ナノワイヤは、５００ｎｍ超、１μｍ超、または１０μｍ超の長さである。ナノロッドは、典型的には、１０以下のアスペクト比を有する、短く幅広の異方性ナノ構造体である。本開示は、任意の種類のナノ構造体を含むが、簡潔にするために、銀ナノワイヤを一例として記載する。しかし、本開示の限定としては記載されない（すなわち、異なるナノ構造体および／または異なる金属を、例の中で使用することができる）。パーコレーションネットワーク内のナノワイヤ３０は、隣接する／近接するナノワイヤ間で接続／接触し、したがって、ネットワークに沿って導電性を有する。
典型的には、第１のオーバーコート層としての架橋ポリマー層２４は、非常に薄く、良好な機械的完全性およびナノワイヤ３０の電気接触点の良好な表面露出を提供することができる。いくつかの例において、第１のオーバーコート層２４は、ナノワイヤの直径に関連し得る厚さを有することができる。いくつかの例において、第１のオーバーコート層２４の厚さは、ナノワイヤの直径の５倍未満、ナノワイヤの直径の３倍未満、またはナノワイヤの直径の１～３倍の範囲内であることができる。いくつかの例として、ナノワイヤ３０が２０ｎｍの直径を有する場合、第１のオーバーコート層２４は、２０～６０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。非架橋ポリマーの第２のオーバーコート層２６は、典型的には、より厚く、化学的または物理的な暴露の間、良好な環境保護を提供する。
上記の第１のオーバーコート層２４自体は、（ａ）ナノワイヤの露出／部分的露出を提供するか、または（ｂ）ナノワイヤの無露出／部分露出を提供するかのいずれかに特定されないことを理解されたい。したがって、第１のオーバーコート層２４が、（ａ）ナノワイヤ３０の露出／部分的露出を提供する、または（ｂ）ナノワイヤの無露出／部分露出を提供する、と特定されない限り、第１のオーバーコート層は、そのような選択肢のいずれかであると考えられるべきであることを理解されたい。
保護の態様に加えて、第２のオーバーコート層２６は、（電気接触材料の例としての）例示的な銀ペースト３４が、図５に（もちろん模式的に）示されるように、この厚いポリマーの第２のオーバーコート層を通して電気接触を有することを可能にする（だろう）。
銀ペースト３４が第２のオーバーコート層２６を貫通できる理由は、第２のオーバーコートが、第１のオーバーコートマトリックスから露出している少なくとも一部のナノワイヤ３０に対して、第２のオーバーコートマトリックスを通して、電気接触材料（例えば、銀ペースト３４）を浸透させることができる少なくとも１つの特性を有するためである。いくつかの例として、第２のオーバーコート層２６は、電気接触材料（例えば、銀ペースト３４）内の溶媒による溶解性、加熱中にリフローする性質、電気接触材料よりも低い溶融温度、または電気接触材料よりも低い耐変形性のうちの少なくとも１つの特性を有する材料からなる。
したがって、例示的な観点から、第２のオーバーコート層２６は、銀ペースト３４の溶媒に可溶である、および／または、熱または圧力またはその両方の印加によって、第２のオーバーコートを通って銀ペーストが沈むことができるように設計される。さらに他の例において、第２のオーバーコート層２６は、同時に、銀ペースト３４の溶媒に溶解し、銀ペーストは、熱の印加によって第２のオーバーコートを通って沈降することができ、銀ペーストは、圧力の印加によって第２のオーバーコートを通って沈降することができるように設計することができる（すなわち、３つのすべてを同時に）。
銀ペーストを例として挙げていることを理解されたい。他の材料、他の金属および／または他の構造が他の例で使用されて、上述の機能の１つ以上を提供することが考えられることを理解されたい。したがって、銀ペーストは、開示を限定するものではない。
透明導電膜２０の一例として、第１のオーバーコート層２４は紫外線硬化型アクリレートであり、第２のオーバーコート層２６の一例は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレートの共重合体、ポリカーボネートなどの線状ポリマーである。一般的な例において、第１のオーバーコート材料は、好ましくは少なくとも銀ペーストの溶媒に対して耐性を有する架橋ポリマーであり、第２のオーバーコート材料は、架橋されていない線状ポリマーである。第１のオーバーコート層および第２のオーバーコート層２６について説明したこれらの材料は単なる例であり、本開示を限定するものではないことを理解されたい。他の材料も可能であり、考えられ、本開示の範囲内である。そのような他の材料は、ナノ構造体および／またはペーストの材料、またはその代替物に基づいて選択することができるであろう。
３層の透明導電膜２０の例示的な積層体は、インク受容性コーティング（プライマー）が施された透明プラスチック基板２８上に、１０～２００オーム／ｓｑの銀ナノワイヤ（例えば、平均直径２０ｎｍのＣａｍｂｒｉｏｓ社のナノワイヤ）層２２と、２０～６０ｎｍのＵＶ硬化性アクリレートの第１のオーバーコート層２４と、５０ｎｍ超のＰＭＭＡオーバーコートの第２のオーバーコート層２６とをコーティングする例示的な方法によって提供される。この膜は高透過率（＞９０％）、低ヘイズ（＜１％）、および低透過色ｂ＊（＜２）を有する。この膜は、３Ｍ ６１０テープを用いたＡＳＴＭ－３３５９試験方法Ｂに基づく粘着試験に合格した。ここで、透明プラスチック基板２８は、ＣＯＰ、ＰＥＴ、透明ＰＩ、ＰＣ、ＴＡＣのフィルム、または任意の他の透明プラスチック基板のような任意の基板であることができる。基板は、表面にプライマー層またはハードコートを有することができる。
いくつかの例において、第１のオーバーコートマトリックスから露出している少なくとも一部のナノ構造体（例えば、ナノワイヤ）に対して、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料（例えば、銀ペースト３４）を浸透させることができる少なくとも１つの特性は、第２のオーバーコートマトリックスの材料が、第１のオーバーコートマトリックスから露出された少なくとも一部のナノ構造体に対して、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができるように、第２のオーバーコートマトリックスの材料を加熱できるように、加熱中にリフローする性質および／または電気接触材料よりも低い溶融温度を有する第２のオーバーコートマトリックスの材料を含む。付加的に／代替的に、第１のオーバーコートマトリックスから露出している少なくとも一部のナノ構造体に対して、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができる少なくとも１つの特性は、電気接触材料が、第１のオーバーコートマトリックスから露出された少なくとも一部のナノ構造体に対して、第２のオーバーコートマトリックスを通して浸透するように加圧されることができるように、電気接触材料よりも低い耐変形性を有する第２のオーバーコートマトリックスの材料を含む。そのような（いずれか／両方の）特性は、電気接触材料（例えば、ペーストであり得る）を、第２のオーバーコートを通して、ナノ構造体に到達するように、降ろす（例えば、沈ませる）か、または圧力を印加して強制させることさえ可能にする。
加熱溶融中にリフローする性質に関しては、このような態様において、可能な溶融温度に関する特定の詳細は、特定の制限である必要はないことが理解されるべきである。このように、いくつかの例において、第２のオーバーコートマトリックスは、リフローが起こり得る限り、その溶融温度まで加熱される必要はない。また、第２のオーバーコートマトリックスと第１のオーバーコートマトリックスの溶融温度は、近い、ほぼ同じ、または同じであってもよい。したがって、達成すべき課題は、加熱中に第２のオーバーコートマトリックスをリフローすることである。このような変形例のすべてについて、これらの変形例の加熱中に第２のオーバーコートマトリックスのリフローを介して電気接触の形成が可能であることが理解されるべきである。
ここでも、理解されることは、少なくとも一部のナノ構造体に対して、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができる少なくとも１つの特性に関する特定は変更可能であり、本明細書の開示からそのように広く理解されるべきであるということである。したがって、異なる材料、構造等が考えられ、本開示の範囲内である。
図４および図５に関連して上述した例示的な膜に焦点を戻すと、このような例示的な膜は、図６Ａに示すように、非常に低い表面接触抵抗を与え、０．０１ｍｍ２超の接触面積サイズにおいて２オーム未満の抵抗を与えた。
図６Ｂは、接触抵抗を測定するためのケルビン法の概略図を示す。これは様々な接触面積サイズに適用できる。具体的には、図６Ｂは、ナノワイヤ配線６０の上面図および位置合わせされた側面図、並びに、試験のための、後述するような特定の接触領域を示す。ナノワイヤ配線６０は、ペースト部６２、６４によって両端部のそれぞれで電気的に接触され、また、ナノワイヤ配線６０に沿った中間位置でペースト部６６によって電気的に接触される。ナノワイヤ配線６０は、ナノワイヤ（例えば、３０、図４および図５）のパーコレーションネットワークとして提供される。ペースト部６２～６６は、ペースト３４（例えば、図５）からなる。接触領域７０は、銀ペースト部６６と銀ナノワイヤ配線６０との間の重なり領域（図６Ｂの２つの図のそれぞれ内で破線で囲まれている）によって画定される。
図２Ａ～図２Ｃのプロットを得るために、導電膜１０（図１）に関して、接触抵抗を測定するための同様のタイプの試験（すなわちケルビン法を用いた）を使用できることは注目に値する。
図４および図５に関連して上述した例示的な膜の試験例に焦点を戻すと、試験例において、ナノワイヤ配線６０は、上面図における幅が０．１～０．２ｍｍであり、ナノワイヤ配線６０を覆うペースト部６６は、横幅（すなわち、ナノワイヤ配線の幅に垂直）が０．１～０．２ｍｍである。また、一試験例において、ナノワイヤ配線６０に１ｍＡの電流を流す（例えば、ペースト部６２からペースト部６６まで）。ペースト部６６とペースト部６４との間の電圧を測定し、測定した電圧を印加電流１ｍＡで除して、接触領域７０内の接触抵抗（図６Ａの例内にプロットされた抵抗）を算出する。
さらに、ダブルオーバーコート層は、図７Ａ～図７Ｃに列挙されるような種々のチャンバ条件、８５℃乾燥、８５℃／８５ＲＨ、６５℃／９０ＲＨ（ＲＨは相対湿度）において、２０％未満の膜抵抗変化であり、膜信頼性試験に合格した。このことは、このように提供される良好な安定性が、図１に示すような、第２のオーバーコートを有しない単一オーバーコート層の膜抵抗の劇的な増加（図３Ａ～図３Ｃを参照されたい）とは対照的であることを示す。図１の膜についての結果が図３Ａ～図３Ｃに示されており、約２００時間という非常に短い時間で２０％超を示していることを想起されたい。概して、図３Ａ～図３Ｃ内の曲線は、図７Ａ～図７Ｃ内の対応する曲線と比較して、急激に上方に行っていることが分かる。
非常に小さな接触サイズにおける非常に低い電気接触抵抗は、狭額縁または「額縁フリー」の表示装置に有益である。例えば、電気接触抵抗が非常に低い場合、表示領域内の導電要素（銀ナノワイヤ導電配線）と、表示縁／額縁領域内の導電要素を引き廻すための接続配線（銀または他の金属ペースト配線）との間の重なり領域を、非常に小さくすることができ、したがって、電気接触のための占有領域を小さくできる。いくつかの例として、図８Ａは、例示的なセンサ膜１００の概略図を示し、図８Ｂは、例示的な遮蔽膜２００を示し、それぞれに、導電配線／領域１０２、２０２および表示縁／額縁領域１０６、２０６内にある接続配線１０４、２０４がある。したがって、小さな接触サイズおよび微細なピッチで、狭額縁（縁）１０６、２０６を達成することができる。
図８Ａに焦点を合わせると、例示的なセンサ膜１００は、導電配線１０２を含む。導電配線１０２は、図４、図５、および関連する文章説明に関連して説明されるような、膜２０の構成からなることができる。具体的には、導電配線１０２は、第１の、ナノワイヤ３０からなる銀ナノワイヤ層２２、第１のオーバーコート層としての架橋ポリマー層２４、および第２のオーバーコート層としての非架橋ポリマー層２６を有することができる（例えば、図４を参照）。銀ペースト接触材料３４（例えば、図５を参照）は、配線１０２と配線１０４との間の電気的接続を提供して接触領域１０８を提供するように、額縁領域１０６（図８Ａ）内にあることができる。上述のように、接触領域１０８は非常に小さくすることができ、これにより、非常に小さい額縁領域１０６を提供することができる。具体的には、額縁領域１０６が狭い。このようなことは、額縁領域１０６がほとんど目立たないか、または「額縁フリー」のように見える（つまり、表示装置に額縁がないように見える）ことさえあるので、視覚的に魅力的である。
ここで図８Ｂに移って、例示的な遮蔽膜２００は、導電領域２０２を含む。導電領域２０２は、図４、図５、および関連する文章説明に関連して説明されるような、膜２０の構成からなることができる。具体的には、導電領域２０２は、第１の、ナノワイヤ３０からなる銀ナノワイヤ層２２、第１のオーバーコート層としての架橋ポリマー層２４、および第２のオーバーコート層としての非架橋ポリマー層２６を有することができる（例えば、図４を参照）。銀ペースト接触材料３４（例えば、図５を参照）は、接触領域２０８で、領域２０２と配線２０４との間の電気的接続を提供するように、額縁領域２０６（図８Ａ）内にあることができる。上述のように、接触領域２０８は非常に小さくすることができ、これにより、非常に小さい額縁領域２０６を提供することができる。具体的には、額縁領域２０６が狭い。このようなことは、額縁領域２０６がほとんど目立たないか、または「額縁フリー」のように見える（つまり、表示装置に額縁がないように見える）ことさえあるので、視覚的に魅力的である。
もちろん、上述した膜を作製する方法が考えられ、本明細書に含まれる。
本明細書で提供されるいくつかの例示的な態様および特徴として、以下が挙げられる。
基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜。この膜は、ナノ構造体および基板上にある第１のオーバーコートマトリックスを含み、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックス上にある第２のオーバーコートマトリックスを含む。第２のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックスを覆うのに充分な厚さを有する。この膜は、第２のオーバーコートマトリックスを通って延在する電気接触材料が接触領域でナノ構造体に電気的に接続することを可能にする。
少なくとも一部のナノ構造体は、第１のオーバーコートマトリックスから露出されることができる。第２のオーバーコートマトリックスは、第１のオーバーコートマトリックスから露出された少なくとも一部のナノ構造体を覆うのに充分な厚さを有することができ、電気接触材料は、第２のオーバーコートマトリックスを通って延在し、接触領域で第１のオーバーコートマトリックスから露出された少なくとも一部のナノ構造体に電気的に接触することができる。
第２のオーバーコートマトリックスは、非架橋ポリマーを含むことができる。
第２のオーバーコートマトリックスは、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレートの共重合体、またはポリカーボネートのうちの少なくとも１つを含むことができる。
第１のオーバーコートマトリックスは、ＵＶ硬化性アクリレートを含むことができる。
第２のオーバーコートマトリックスは、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができる少なくとも１つの特性を有することができる。
電気接触材料は溶媒を含むことができ、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができる少なくとも１つの特性は、溶媒によって溶解する第２のオーバーコートマトリックスの材料を含む。
第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができる少なくとも１つの特性が、以下のうちの少なくとも１つを有することができる第２のオーバーコートマトリックスの材料を含む。電気接触材料内の溶媒による溶解性、加熱中にリフローする性質、電気接触材料よりも低い溶融温度、または電気接触材料よりも低い耐変形性。
基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜。この膜は、ナノ構造体および基板上にある少なくとも１つのオーバーコートマトリックスを含み、少なくとも１つのオーバーコートマトリックスの最上面上にある電気接触材料が接触領域でナノ構造体に電気的に接続することを可能にする。接触領域は、２００オーム未満の抵抗を有する。
接触領域は、１４０オーム未満の抵抗を有することができる。
接触領域は、０．０１～０．０５ｍｍ２の範囲内のサイズを有することができる。
接触領域は、０．０１～０．０２５ｍｍ２の範囲内のサイズを有することができる。
少なくとも１つのオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体および基板上にある第１のオーバーコートマトリックスと、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックス上にある第２のオーバーコートマトリックスとを含むことができる。第２のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックスを覆うのに充分な厚さを有することができ、接触領域は、２オーム未満の抵抗を有することができる。
第１のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体の平均直径の１～３倍の範囲内の厚さを有することができる。
第１のオーバーコートマトリックスはＵＶ硬化性アクリレートを含むことができ、第２のオーバーコートマトリックスは非架橋ポリマーを含むことができる。
基板と、基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体とを含む導電膜。この膜は、ナノ構造体および基板上にある第１のオーバーコートマトリックスを含む。第１のオーバーコートマトリックスは、ナノ構造体の平均直径の１～３倍の範囲内の厚さを有する。この膜は、ナノ構造体および第１のオーバーコートマトリックス上にあり、第１のオーバーコートマトリックスと第２のオーバーコートマトリックスとの組合せがナノ構造体を完全に覆う、第２のオーバーコートマトリックスを含む。
第１のオーバーコートマトリックスは、２０～６０ｎｍの範囲内の厚さを有することができる。
この膜は、第２のオーバーコートマトリックスを通って延在する電気接触材料が接触領域でナノ構造体に電気的に接続することを可能にする。
接触領域は、２００オーム未満の抵抗を有することができる。
電気接触材料は、第２のオーバーコートマトリックスを通して電気接触材料を浸透させることができる、以下のうちの少なくとも１つの特性を有することができる。電気接触材料内の溶媒による溶解性、加熱中にリフローする性質、電気接触材料よりも低い溶融温度、または電気接触材料よりも低い耐変形性。
特に明記されない限り、「第１の」、「第２の」および／または類似の用語は、時間的側面、空間的側面、順序などを意味することを意図していない。むしろ、そのような用語は、特徴、要素、項目などの識別子、名前などとして単に使用される。例えば、第１の物体および第２の物体は、一般的に、物体Ａおよび物体Ｂ、または２つの異なるまたは２つの同一の物体または同じ物体に対応する。
さらに、本明細書において、「例」、「例示的実施形態」は、必ずしも有利なものとしてではなく、例、説明などとしての提供を意味する。本明細書で使用される場合、「または」とは、排他的な「または」ではなく、包含的な「または」を意味することを意図する。加えて、本出願において使用される「ａ」および「ａｎ」は、別段の特定がない限り、または文脈から単数形であることが明確でない限り、一般的に「１つ以上」を意味すると解釈される。また、ＡおよびＢの少なくとも一方および／またはそれに類するものは、一般的に、ＡまたはＢ、ＡおよびＢの両方を意味する。さらに、「含む（includes）」、「有している（having）」、「有する（has）」、「有して（with）」、および／またはそれらの変形が、詳細な説明または特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される限り、そのような用語は、「含む（comprising）」という用語と同様に包括的であることが意図される。
主題は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で記載されているが、添付の特許請求の範囲で定義される主題は、必ずしも上記の特定の特徴または行為に限定されないことを理解されたい。むしろ、上記の特定の特徴および行為は、請求項の少なくとも一部を実施する形態の例として開示される。
実施形態および／または実施例の様々な実施が本明細書で提供される。本明細書において、操作の一部またはすべてが記述される順序は、これらの操作が必然的に順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。代替的な順序付けは、この明細書の利点を有する当業者によって理解されるであろう。さらに、すべての操作が、本明細書で提供される各実施形態および／または実施例に必ずしも存在するわけではないことが理解されよう。また、一部の実施形態および／または実施例において、すべての操作が必要ではないことが理解されよう。
本出願は、“SILVER NANOWIRE TRANSPARENT CONDUCTIVE FILMS”と題され、２０１８年１２月２７日に出願された米国仮出願番号６２／７８５，３４７に対する優先権を主張するものであり、これは参照により本明細書に組み込まれる。
また、本開示は、１つ以上の実施形態に関して示され、説明されているが、本明細書および添付の図面を読み、理解することに基づいて、当業者には同等の変更および修正が生じるであろう。本開示は、そのようなすべての修正および変更を含み、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。特に、上述の構成要素（例えば、要素、物質など）によって実行される様々な機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用される用語は、特に明記しない限り、開示された構造と構造的に同等でなくとも、上述の構成要素の特定の機能を発現する（例えば、それは機能的に等価である）任意の構成要素に対応することを意図している。加えて、本開示の特定の特徴は、いくつかの実施形態のうちの１つに関してのみ開示されているかもしれないが、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の用途にとって所望されかつ有利であるかもしれない他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせることができる。

Claims (20)

  1. 基板;
    前記基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体;
    前記ナノ構造体および前記基板上にある第１のオーバーコートマトリックス;
    前記ナノ構造体および前記第１のオーバーコートマトリックス上にあり、前記ナノ構造体および前記第１のオーバーコートマトリックスを覆うのに充分な厚さを有する第２のオーバーコートマトリックス;および
    前記第２のオーバーコートマトリックスを通って延在し、接触領域で前記ナノ構造体に電気的に接続する電気接触材料を含む、導電膜。
  2. 少なくとも一部の前記ナノ構造体が前記第１のオーバーコートマトリックスから露出され、前記第２のオーバーコートマトリックスは、前記第１のオーバーコートマトリックスから露出された少なくとも一部の前記ナノ構造体を覆うのに充分な厚さを有し、前記電気接触材料は、前記第２のオーバーコートマトリックスを通って延在し、接触領域で前記第１のオーバーコートマトリックスから露出された少なくとも一部の前記ナノ構造体に電気的に接触する、請求項１に記載の膜。
  3. 前記第２のオーバーコートマトリックスが非架橋ポリマーを含む、請求項１に記載の膜。
  4. 前記第２のオーバーコートマトリックスが、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレートの共重合体またはポリカーボネートの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の膜。
  5. 前記第１のオーバーコートマトリックスがＵＶ硬化性アクリレートを含む、請求項１に記載の膜。
  6. 前記第２のオーバーコートマトリックスが、前記第２のオーバーコートマトリックスを通して前記電気接触材料を浸透させることができる少なくとも１つの特性を有する、請求項１に記載の膜。
  7. 前記電気接触材料が溶媒を含み、前記第２のオーバーコートマトリックスを通して前記電気接触材料を浸透させることができる前記少なくとも１つの特性が、前記溶媒によって溶解する前記第２のオーバーコートマトリックスの材料を含む、請求項６に記載の膜。
  8. 前記第２のオーバーコートマトリックスを通して前記電気接触材料を浸透させることができる前記少なくとも１つの特性が、以下のうちの少なくとも１つを有する前記第２のオーバーコートマトリックスの材料を含む、請求項６に記載の膜。
    前記電気接触材料内の溶媒による溶解性、
    加熱中にリフローする性質、
    前記電気接触材料よりも低い溶融温度、または
    前記電気接触材料よりも低い耐変形性。
  9. 基板;
    前記基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体;
    前記ナノ構造体および前記基板上にある少なくとも１つのオーバーコートマトリックス;および
    少なくとも１つのオーバーコートマトリックスの最上面上にあり、２００オーム未満の抵抗を有する接触領域で前記ナノ構造体に電気的に接続する電気接触材料を含む、導電膜。
  10. 前記接触領域が１４０オーム未満の抵抗を有する、請求項９に記載の膜。
  11. 前記接触領域が０．０１～０．０５ｍｍ２の範囲内のサイズを有する、請求項９に記載の膜。
  12. 前記接触領域が０．０１～０．０２５ｍｍ２の範囲内のサイズを有する、請求項１１に記載の膜。
  13. 少なくとも１つの前記オーバーコートマトリックスは、前記ナノ構造体および前記基板上にある第１のオーバーコートマトリックスと、前記ナノ構造体および前記第１のオーバーコートマトリックス上にある第２のオーバーコートマトリックスとを含み、前記第２のオーバーコートマトリックスは、前記ナノ構造体および前記第１のオーバーコートマトリックスを覆うのに充分な厚さを有し、前記接触領域は、２オーム未満の抵抗を有する、請求項９に記載の膜。
  14. 前記第１のオーバーコートマトリックスが、前記ナノ構造体の平均直径の１～３倍の範囲内の厚さを有する、請求項１３に記載の膜。
  15. 前記第１のオーバーコートマトリックスがＵＶ硬化性アクリレートを含み、前記第２のオーバーコートマトリックスが非架橋ポリマーを含む、請求項１３に記載の膜。
  16. 基板;
    前記基板上に支持され、ネットワークに沿って導電性を有するネットワークを提供するために互いに接続する、複数の金属ナノ構造体;
    前記ナノ構造体および前記基板上にあり、前記ナノ構造体の平均直径の１～３倍の範囲内の厚さを有する第１のオーバーコートマトリックス;および
    前記ナノ構造体および前記第１のオーバーコートマトリックス上にあり、前記第１のオーバーコートマトリックスと第２のオーバーコートマトリックスとの組合せが前記ナノ構造体を完全に覆う、第２のオーバーコートマトリックスを含む、導電膜。
  17. 前記第１のオーバーコートマトリックスが２０～６０ｎｍの範囲内の厚さを有する、請求項１６に記載の膜。
  18. 前記第２のオーバーコートマトリックスを通って延在し、接触領域で前記ナノ構造体に電気的に接続する電気接触材料を含む、請求項１６に記載の膜。
  19. 前記接触領域が２００オーム未満の抵抗を有する、請求項１８に記載の膜。
  20. 前記電気接触材料は、前記第２のオーバーコートマトリックスを通して前記電気接触材料を浸透させることができる、以下のうちの少なくとも１つの特性を有する、請求項１８に記載の膜。
    前記電気接触材料内の溶媒による溶解性、
    加熱中にリフローする性質、
    前記電気接触材料よりも低い溶融温度、または
    前記電気接触材料よりも低い耐変形性。
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