JP6326099B2 - 導電性膜を形成する方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2011年7月1日に出願された米国仮特許出願第61/504,021号および2011年9月2日に出願された米国仮特許出願第61/530,814号の利益を、米国特許法§119(e)の下で主張し、これらの出願はその全体が本明細書において参照として援用される。
1つの実施形態は、導電性膜を形成する方法であって
複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有するコーティング溶液を与える工程、
機械方向にウェブを移動させる工程、
移動するウェブにコーティング溶液を堆積することによって湿潤膜を形成する工程であって、湿潤膜が、機械方向に平行に延在する第1の寸法および機械方向に対して横向きの第2の寸法を有する工程、
第2の寸法に沿って湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、湿潤膜における導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程、ならびに
湿潤膜を乾燥させて導電性膜を与える工程
を含む方法を提供する。
複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有する湿潤膜を形成する工程であって、湿潤膜が第1の寸法および第1の寸法に対して横向きの第2の寸法を有する工程、ならびに
第2の寸法に沿って湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、湿潤膜における導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程
を含む方法を提供する。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
導電性膜を形成する方法であって:
複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有するコーティング溶液を与える工程;
機械方向にウェブを移動させる工程;
前記移動するウェブに前記コーティング溶液を堆積することによって湿潤膜を形成する工程であって、前記湿潤膜は、前記機械方向に平行に延在する第1の寸法および前記機械方向に対して横向きの第2の寸法を有する工程;
前記第2の寸法に沿って前記湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、前記湿潤膜における前記導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程;ならびに
前記湿潤膜を乾燥させて前記導電性膜を与える工程
を含む方法。
(項目2)
前記湿潤膜を形成する工程が、前記移動するウェブ上にリザーバから前記コーティング溶液を連続的に加圧する工程を含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記湿潤膜を形成する工程が、スロットダイコーティングを含む、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記気流が、前記湿潤膜が前記機械方向に沿って進むときに連続的に適用される、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記気流が、前記コーティング溶液を堆積した後に30秒以内適用される、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記気流が、前記移動するウェブの一方側に沿ってエア源から生じる、項目1〜5のいずれかに記載の方法。
(項目7)
前記気流が、前記移動するウェブに架かりかつ前記機械方向に垂直に延在するエアチャネルから生じる、項目1〜5のいずれかに記載の方法。
(項目8)
前記コーティング溶液が、複数の銀ナノワイヤ、粘度調整剤、および水を含む、項目1〜7のいずれかに記載の方法。
(項目9)
項目1〜8のいずれかに記載の方法によって作製された導電性膜。
(項目10)
前記第1の寸法に沿った第1のシート抵抗(R MD )および前記第2の寸法に沿った第2のシート抵抗(R TD )が前記導電性膜における所定の位置で測定される場合に、前記第2のシート抵抗と前記第1のシート抵抗との比(R TD /R MD )は、前記シート抵抗の異方性を定義し、前記異方性は、2未満、または1.5未満、または1.4未満、または1.2未満である、項目9に記載の導電性膜。
(項目11)
前記異方性が、1〜1.5の範囲、または1.2〜1.5の範囲、または1.4〜1.5の範囲にある、項目10に記載の導電性膜。
(項目12)
前記異方性が、前記第2の寸法にわたって複数の位置で測定されて最大異方性および最小異方性を与え、前記最大異方性と前記最小異方性との間の差が、前記最小異方性の25%未満である、項目10に記載の導電性膜。
(項目13)
前記最大異方性と前記最小異方性との間の差が、前記最小異方性の20%未満、または15%未満、または10%未満、または5%未満である、項目12に記載の導電性膜。
(項目14)
導電性膜を形成する方法であって:
複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有する湿潤膜を形成する工程であって、前記湿潤膜は第1の寸法および前記第1の寸法に対して横向きの第2の寸法を有する工程;ならびに
前記第2の寸法に沿って前記湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、前記湿潤膜における前記導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程
を含む方法。
(項目15)
前記気流を適用した後に、前記湿潤膜を乾燥させて前記導電性膜を与える工程をさらに含む、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記湿潤膜が、移動する基板に連続的に形成され、前記移動する基板が、前記第1の寸法に沿って進む、項目14〜15のいずれか1項に記載の方法。
(項目17)
前記湿潤膜が、スロットダイコーティングによって形成される、項目14〜16のいずれか1項に記載の方法。
(項目18)
前記湿潤膜が進むときに前記気流が連続的に適用される、項目14〜17のいずれか1項に記載の方法。
(項目19)
項目14〜18のいずれかに記載の方法によって作製された導電性膜。
(項目20)
複数の導電性ナノ構造体を含む導電性膜であって、
前記導電性膜の第1の寸法は、前記導電性膜の第2の寸法に垂直であり、前記第1の寸法に沿った第1のシート抵抗(R MD )および前記第2の寸法に沿った第2のシート抵抗(R TD )は、前記導電性膜における所定の位置で測定され、前記第2のシート抵抗と前記第1のシート抵抗との比(R TD /R MD )は、前記シート抵抗の異方性を定義し、前記異方性は、2未満、または1.5未満、または1.4未満、または1.2未満である、導電性膜。
(項目21)
前記異方性が、1〜1.5の範囲、または1.2〜1.5の範囲、または1.4〜1.5の範囲にある、項目20に記載の導電性膜。
(項目22)
前記異方性が、前記第2の寸法にわたって複数の位置で測定されて最大異方性および最小異方性を与え、前記最大異方性と前記最小異方性との間の差が、前記最小異方性の25%未満である、項目20に記載の導電性膜。
(項目23)
前記最大異方性と前記最小異方性との間の差が、前記最小異方性の20%未満、または15%未満、または10%未満、または5%未満である、項目22に記載の導電性膜。
ロールツーロールコーティングプロセスにおいて、塗装基板が進む方向は、本明細書では機械方向(「MD」)と称される。MDに対して横向きの(すなわち、直角)方向は、クロスウェブまたは横方向(「TD」)と称される。ナノワイヤのインク組成物のロールツーロール堆積の間、堆積されたナノワイヤが、横方向と比較したとき機械方向に配列する傾向が増加する場合があることが観察された。配列におけるそのような変動は、横方向と比較して機械方向におけるナノワイヤの接続性の範囲をより長くする場合がある。これは、透明導体シート抵抗に異方性を生じさせることができ、そのようなシート抵抗は、横方向(RTD)におけるよりも機械方向(RMD)においてより低い。
(a)複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有するコーティング溶液を与える工程、
(b)機械方向にウェブを移動させる工程、
(c)移動するウェブにコーティング溶液を堆積することによって湿潤膜を形成する工程であって、湿潤膜が、機械方向に平行に延在する第1の寸法および機械方向に対して横向きの第2の寸法を有する工程、
(d)第2の寸法に沿って湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、湿潤膜における導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程、ならびに
(e)湿潤膜を乾燥させて導電性膜を与える工程
を含む方法を提供する。
(a)複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有する湿潤膜を形成する工程であって、湿潤膜が第1の寸法および第1の寸法に対して横向きの第2の寸法を有する工程、ならびに
(b)第2の寸法に沿って湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、湿潤膜における導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程
を含む方法を提供する。
一般的に言えば、本明細書で記載されている透明導体は、導電性ナノ構造体の薄い導電性膜である。透明導体では、1つ以上の電気的導電性パスが、ナノ構造体間の連続的な物理的接触によって確立される。ナノ構造体の導電性ネットワークは、十分なナノ構造体が存在して電気的パーコレーション閾値に達するときに形成される。したがって、電気的パーコレーション閾値は重要な値であり、それより上では長い範囲の接続性が達成され得る。
導電性膜は、溶液系アプローチによって、基板にインク組成物を堆積することによって湿潤膜として最初に形成され、インク組成物は、複数のナノ構造体と、流体担体とを含む。湿潤膜の流体担体(揮発性成分)が全体に乾燥するときに、導電性膜が形成される。導電性膜は、ランダムに分布され、互いに相互接続されたナノ構造体を含む。ナノ構造体の数がパーコレーション閾値に達するとき、薄膜は電気的導電性である。したがって、別途特定されない限り、本明細書で使用されるとき、「導電性膜」は、例えば、以下:粘度調整剤、界面活性剤、および腐食防止剤;の1つ以上を含むインク組成物の不揮発性成分のいずれかと合わされたネットワーク状のパーコレーションナノ構造体から形成されたナノ構造体ネットワーク層を称する。
Claims (25)
- 導電性膜を形成する方法であって、
複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有するコーティング溶液を与える工程と、
機械方向にウェブを移動させる工程と、
前記移動するウェブに前記コーティング溶液を堆積することによって、前記機械方向に平行に延在する第1の寸法および前記機械方向に対して横向きの第2の寸法を有する湿潤膜を形成する工程と、
前記第2の寸法に沿って前記湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、前記湿潤膜における前記導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程と、
前記湿潤膜を乾燥させて前記導電性膜を与える工程と、を含み、
前記気流の速度は0.1m/s〜10m/sである、
方法。 - 前記導電性ナノ構造体はアスペクト比が10より大きい構造体である、請求項1に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はアスペクト比が50より大きい構造体である、請求項1に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はアスペクト比が100より大きい構造体である、請求項1に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体は500nmよりも長い構造体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体は1μmよりも長い構造体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体は10μmよりも長い構造体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はナノワイヤである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はナノチューブである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記気流は、前記湿潤膜が前記機械方向に沿って進むときに連続的に適用される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記気流は、前記コーティング溶液を堆積した後に30秒以内適用される、請求項10に記載の方法。
- 前記気流は、前記移動するウェブの一方側に沿ってエア源から生じる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記気流は、前記移動するウェブに架かりかつ前記機械方向に垂直に延在するエアチャネルから生じる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コーティング溶液は、複数の銀ナノワイヤと粘度調整剤と水とを含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 導電性膜を形成する方法であって、前記方法は、
複数の導電性ナノ構造体および流体担体を有し、第1の寸法および前記第1の寸法に対して横向きの第2の寸法を有する湿潤膜を形成する工程と、
前記第2の寸法に沿って前記湿潤膜にわたって気流を適用し、それによって、前記湿潤膜における前記導電性ナノ構造体のうちの少なくともいくつかが再配向される工程と、を含み、
前記湿潤膜は、移動する基板に連続的に形成され、前記移動する基板は、前記第1の寸法に沿って進み、
前記気流の速度は0.1m/s〜10m/sである、
方法。 - 前記導電性ナノ構造体はアスペクト比が10より大きい構造体である、請求項15に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はアスペクト比が50より大きい構造体である、請求項15に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はアスペクト比が100より大きい構造体である、請求項15に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体は500nmよりも長い構造体である、請求項15〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体は1μmよりも長い構造体である、請求項15〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体は10μmよりも長い構造体である、請求項15〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はナノワイヤである、請求項15〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性ナノ構造体はナノチューブである、請求項15〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記気流を適用した後に、前記湿潤膜を乾燥させて前記導電性膜を与える工程をさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記湿潤膜が進むときに前記気流が連続的に適用される、請求項15〜24のいずれか一項に記載の方法。
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