KR20140075689A - 패턴화된 투명 전도체 및 관련된 제조 방법 - Google Patents

패턴화된 투명 전도체 및 관련된 제조 방법 Download PDF

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매튜 알. 로빈슨
알렉산더 미탈
마이클 유진 영
데이비드 뷰캐넌
조셉 조지
유카 요시오카
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이노바 다이나믹스, 인코포레이티드
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Abstract

패턴화된 투명 전도체는 기판 및 기판의 적어도 하나의 표면에 적어도 부분적으로 매립되어 패턴을 따라 표면에 인접해서 국소화된 첨가제를 포함하며, 이로써 시트 컨덕턴스가 높은 부분이 형성된다. 시트 컨덕턴스가 높은 부분은 시트 컨덕턴스가 낮은 부분에 측면 인접한다.

Description

패턴화된 투명 전도체 및 관련된 제조 방법{PATTERNED TRANSPARENT CONDUCTORS AND RELATED MANUFACTURING METHODS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2011년 8월 24일 제출된 미국 가 출원 제6l/527,069호, 2011년 9월 20일 제출된 미국 가 출원 제61/536,985호, 2011년 9월 21일 제출된 미국 가 출원 제61/537,514호, 2011년 9월 26일 제출된 미국 가 출원 제61/539,415호, 2011년 9월 27일 제출된 미국출원 제61/539,868호, 2011년 9월 30일 제출된 미국 가 출원 제61/541,923호, 2012년 3월 9일 제출된 미국 가 출원 제61/609,128호, 및 2012년 4월 20일 제출된 미국 가 출원 제61/636,524호의 이익을 주장하며, 이들의 개시는 그 전체가 참고자료로 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 첨가제를 포함한 구조에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 전기도전성 및 저 가시성 패턴화와 같은 개선된 기능성을 부여하기 위하여 첨가제를 포함한 패턴화된 투명 전도체에 관한 것이다.
투명 전도체는 빛의 전달을 허용하면서, 이 투명 전도체를 포함하는 장치를 통해서 전기 전류가 흐를 수 있는 도전 경로를 제공한다. 전통적으로 투명 전도체는, 유기 또는 플라스틱 기판의 상부에 배치되는, 주석-도프된 산화인듐(또는 ITO)과 같은, 도프된 금속 산화물의 코팅으로서 형성된다. ITO 코팅은 전형적으로 건식 과정의 사용을 통해서, 예들 들어 특수 물리증착(예를 들어, 스퍼터링) 또는 특수 화학증착 기술의 사용을 통해서 형성된다. 결과의 코팅은 양호한 전기도전성을 나타낼 수 있다. 그러나 ITO 코팅을 형성하기 위한 기술의 단점은 고비용, 높은 과정 복잡성, 집약적 에너지 요건, 장비에 대한 높은 자본 지출, 및 불량한 생산성을 포함한다.
일부 용도에서 투명 전도체의 패턴화가 도전성 트레이스와 이 트레이스 사이의 비도전성 갭을 형성하기 위해서 바람직하다. ITO 코팅의 경우, 패턴화는 전형적으로 포토리소그래피를 통해서 달성된다. 그러나 포토리소그래피를 통해서 물질을 제거하는 것과 관련된 마스킹 및 에칭 과정은 과정 복잡성, 에너지 요건, 자본 지출, 및 ITO-계 투명 전도체를 형성하는데 대한 불량한 생산성을 더 악화시킨다. 또한, 패턴화된 투명 전도체의 낮은 가시성은 터치 스크린과 같은 어떤 용도에서는 바람직하다. ITO 코팅을 위한 종래의 패턴화 기술은 전형적으로 육안으로 보이는 패턴을 가져오는데, 이것은 이런 용도에 바람직하지 않을 수 있다.
이런 배경에 기대어 본원에 설명된 투명 전도체 및 관련된 제조 방법을 개발해야 할 필요성이 생겼다.
본 발명의 한 양태는 패턴화된 투명 전도체에 관한 것이다. 한 실시형태에서, 패턴화된 투명 전도체는 기판 및 첨가제를 포함하며, 첨가제는 기판의 적어도 한쪽 표면에 적어도 부분적으로 매립되고, 패턴에 따라 상기 표면에 인접하여 국소화되어 시트 컨덕턴스가 높은 부분을 형성한다. 시트 컨덕턴스가 높은 부분은 시트 컨덕턴스가 낮은 부분에 측면으로 인접한다.
다른 실시형태에서, 패턴화된 투명 전도체는 기판, 기판의 적어도 일측 위에 배치된 코팅, 및 시트 컨덕턴스가 높은 부분을 형성하기 위해서 패턴에 따라 코팅의 표면에 매립된 첨가제를 포함하며, 첨가제는 표면으로부터 코팅 두께 미만인 깊이 이내에 국소화되고, 시트 컨덕턴스가 높은 부분은 시트 컨덕턴스가 낮은 부분에 상응하는 갭만큼 이격되어 있다.
다른 실시형태에서, 패턴화된 투명 전도체는 기판, 기판의 영역을 피복하는 패턴화된 층, 및 시트 컨덕턴스가 높은 부분을 형성하기 위해서 패턴화된 층의 표면에 매립된 첨가제를 포함한다. 첨가제는 표면으로부터 패턴화된 층 두께 미만인 깊이 이내에 국소화되고, 기판의 측면으로 인접한 영역은 시트 컨덕턴스가 낮은 부분에 해당한다.
또한, 본 발명의 다른 양태 및 실시형태도 고려된다. 전술한 요약과 이후의 상세한 설명은 본 발명을 어떤 특정 실시형태에 제한한다는 의미는 아니며, 본 발명의 일부 실시형태를 설명하려는 의도일 뿐이다.
본 발명의 일부 실시형태의 성격 및 목적을 더 잘 이해하기 위하여 첨부한 도면과 함께 이후의 상세한 설명이 참조되어야 한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 실시형태에 따라서 실시된 투명 전도체를 도시한다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 실시형태에 따른, 투명 전도체를 형성하기 위한 제조 방법을 도시한다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른, 호스트 물질의 매립 표면(S)에 다양한 깊이로 매립된 첨가제를 포함하는 패턴화된 투명 전도체의 단면을 도시한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시형태에 따른, 코로나 처리를 사용한 롤-투-롤 기술을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 제조 방법을 도시한다.
도 22a 내지 22c는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체의 일반화된 제조 방법의 다양한 옵션을 도시한다.
도 23a 내지 23f는 본 발명의 실시형태에 따른, 도 22A 내지 도 22C의 방법에 따라서 형성된 패턴화된 투명 전도체의 예들을 도시한다.
도 24는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 스크린 장치를 도시한다.
도 25a 및 25b는 본 발명의 실시형태에 따른, 패턴화된 투명 전도체를 도시한 현미경 이미지를 포함한다.
정의
이후의 정의는 본 발명의 일부 실시형태와 관련하여 설명된 양태들의 일부에 적용된다. 이들 정의는 마찬가지로 본원에서 확장될 수 있다.
본원에서 사용되었을 때 단수형 "한" 및 "그"는 그 문맥이 명백히 다른 것을 나타내지 않는다면 복수의 언급을 포함한다. 따라서, 예를 들어 대상에 대한 언급은 그 문맥이 명백히 다른 것을 나타내지 않는다면 복수의 대상을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "세트"는 하나 이상의 대상의 집합을 말한다. 따라서, 예를 들어 대상들의 집합은 단일의 대상 또는 복수의 대상을 포함할 수 있다. 세트의 대상들은 또한 세트의 일원으로서 언급될 수 있다. 세트의 대상들은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 세트의 대상들은 하나 이상의 공통 특징을 공유할 수 있다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "인접한"은 근처이거나 접해 있는 것을 말한다. 인접한 대상은 서로 이격되어 있을 수 있고, 또는 실제로 또는 직접 서로 접촉해 있을 수 있다. 일부 예에서, 인접한 대상은 서로 연결될 수 있고, 또는 서로 일체 형성될 수 있다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "연결하다", "연결된" 및 "연결"은 작동상 결합 또는 체결을 말한다. 연결된 대상은 서로 직접 결합될 수 있고, 또는 간접적으로, 예를 들어 다른 세트의 대상을 통해서 서로 결합될 수 있다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "실질적으로" 및 "실질적인"은 상당한 정도 또는 범위를 말한다. 사건이나 환경과 관련하여 사용되었을 때 이 용어는 사건이나 환경이 정확히 일어나는 경우뿐만 아니라, 예를 들어 본원에 설명된 제조 방법의 전형적인 관용성 수준을 설명할 때 사건이나 환경이 거의 일어나는 경우도 말할 수 있다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "선택적인" 및 "선택적으로"는 이어서 설명된 사건이나 환경이 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있다는 것과 그 설명이 사건이나 환경이 일어난 경우와 일어나지 않은 경우를 포함한다는 의미이다.
본원에서 사용되었을 때 "안", "밖", "외부", "상부", "하부", "정면", "후면", "뒷면", "위쪽", "위쪽으로", "아래쪽", "아래쪽으로", "수직", "수직으로", "횡측", "횡측으로", "위" 및 "아래"와 같은 상대적 용어들은 서로에 대해서, 예를 들어 도면에 따라서 대상들의 세트의 배향을 말하지만, 제조 또는 사용 동안 이런 대상들의 특정한 배향이 필요하지는 않다.
본원에서 사용된 용어 "나노미터 범위" 또는 "nm 범위"는 약 1 나노미터(nm)에서 약 1 마이크로미터(μm)까지의 치수 범위를 말한다. nm 범위는 약 1nm 내지 약 10nm의 치수 범위를 말하는 낮은 nm 범위, 약 10nm 내지 약 100nm의 치수 범위를 말하는 중간 m 범위, 및 약 100nm 내지 약 1μm의 치수 범위를 말하는 높은 nm 범위를 포함한다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "마이크로미터 범위" 또는 "μm 범위"는 약 1μm에서 약 1 밀리미터(mm)까지의 치수 범위를 말한다. μm 범위는 약 1μm 내지 약 10μm의 치수 범위를 말하는 낮은 μm 범위, 약 10μm 내지 약 100μm의 치수 범위를 말하는 중간 μm 범위, 및 약 100μm 내지 약 1mm의 치수 범위를 말하는 높은 μm 범위를 포함한다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "애스펙트비"는 대상의 최대 치수 또는 범위와 대상의 나머지 치수들 또는 범위들의 평균의 비율을 말하며, 여기서 나머지 치수들은 서로에 대해서 그리고 최대 치수에 대해서 직교한다. 일부 예에서, 대상의 나머지 치수들은 실질적으로 동일할 수 있고, 나머지 치수들의 평균은 실질적으로 나머지 치수들 중 어느 하나에 상응할 수 있다. 예를 들어, 실린더의 애스펙트비는 실린더의 길이와 실린더의 단면 직경의 비율을 말한다. 다른 예에서, 회전타원체의 애스펙트비는 회전타원체의 장축과 회전타원체의 단축의 비율을 말한다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "나노-크기"는 적어도 하나의 치수가 nm 범위인 대상을 말한다. 나노-크기 대상은 광범한 형상들 중 어느 것을 가질 수 있고, 광범한 재료들로 형성될 수 있다. 나노-크기 대상의 예들은 나노와이어, 나노튜브, 나노플라트렛, 나노입자, 및 다른 나노구조들을 포함한다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "나노와이어"는 실질적으로 고체인 신장된 나노-크기 대상을 말한다. 전형적으로 나노와이어는 nm 범위의 횡측 치수(예를 들어, 너비 형태의 단면 치수, 직경, 또는 직교 방향을 가로지른 평균을 표시하는 너비 또는 직경), μm 범위의 종축 치수(예를 들어, 길이), 및 약 3 이상의 애스펙트비를 가진다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "나노플라트렛"은 실질적으로 고체인 평면-모양, 나노-크기 대상을 말한다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "나노튜브"는 신장된, 중공, 나노-크기 대상을 말한다. 전형적으로 나노튜브는 nm 범위의 횡측 치수(예를 들어, 너비 형태의 단면 치수, 외경, 또는 직교 방향을 가로지른 평균을 표시하는 너비 또는 외경), μm 범위의 종축 치수(예를 들어, 길이), 및 약 3 이상의 애스펙트비를 가진다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "나노입자"는 회전타원체의(예를 들어, 대략적인 회전타원체의), 나노-크기 대상을 말한다. 전형적으로 나노입자의 각 치수(예를 들어, 너비 형태의 단면 치수, 직경, 또는 직교 방향을 가로지른 평균을 표시하는 너비 또는 직경)는 nm 범위이고, 나노입자는 약 3 미만, 예를 들어 약 1의 애스펙트비를 가진다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "마이크론-크기" 대상은 적어도 하나의 치수가 μm 범위인 대상을 말한다. 전형적으로 마이크론-크기 대상의 각 치수는 μm 범위이거나 μm 범위를 넘는다. 마이크론-크기 대상은 광범한 형상들 중 어느 것을 가질 수 있고, 광범한 재료들로 형성될 수 있다. 마이크론-크기 대상의 예들은 마이크로와이어, 마이크로튜브, 마이크로입자, 및 다른 마이크로구조들을 포함한다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "마이크로와이어"는 실질적으로 고체인 신장된 마이크론-크기 대상을 말한다. 전형적으로 마이크로와이어는 μm 범위의 횡측 치수(예를 들어, 너비 형태의 단면 치수, 직경, 또는 직교 방향을 가로지른 평균을 표시하는 너비 또는 직경) 및 약 3 이상의 애스펙트비를 가진다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "마이크로튜브"는 신장된, 중공, 마이크론-크기 대상을 말한다. 전형적으로 마이크로튜브는 μm 범위의 횡측 치수(예를 들어, 너비 형태의 단면 치수, 외경, 또는 직교 방향을 가로지른 평균을 표시하는 너비 또는 외경) 및 약 3 이상의 애스펙트비를 가진다.
본원에서 사용되었을 때 용어 "마이크로입자"는 회전타원체의, 마이크론-크기 대상을 말한다. 전형적으로 마이크로입자의 각 치수(예를 들어, 너비 형태의 단면 치수, 직경, 또는 직교 방향을 가로지른 평균을 표시하는 너비 또는 직경)는 μm 범위이고, 마이크로입자는 약 3 미만, 예를 들어 약 1의 애스펙트비를 가진다.
투명 전도체
본 발명의 실시형태는 투명 전도체 또는 다른 종류의 도전성 구조로서 사용하기 위한 호스트 물질에 포함되는 전기도전성 또는 반도전 첨가제에 관한 것이다. 투명 전도체의 실시형태들은 개선된 성능(예를 들어, 높은 전기 및 열 전도도, 및 높은 광 투과율)은 물론 이들의 구조, 조성 및 제조 과정으로부터 생기는 비용 이익을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 투명 전도체는 첨가제가 호스트 물질의 바람직한 특징(예를 들어, 투명도)을 보존하고 결과의 투명 전도체에 추가의 바람직한 특징(예를 들어, 전기전도도)을 부여하면서 호스트 물질에 물리적으로 매립되는 표면 매립 과정에 의해서 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 투명 전도체는 제1 시트 컨덕턴스를 갖는 부분들의 제1 세트 및 제1 시트 컨덕턴스보다 낮은 제2 시트 컨덕턴스를 갖는 부분들의 제2 세트를 포함하도록 패턴화될 수 있다. 상기 부분들의 제1 세트는 도전성 트레이스 또는 그리드로 기능하는 시트 컨덕턴스가 높은 부분에 해당할 수 있고, 상기 부분들의 제2 세트는 도전성 트레이스를 전기적으로 고립시키는 갭으로 기능하는 시트 컨덕턴스가 낮은 부분에 상응할 수 있다. 첨가제는 상기 부분들 중 어느 하나에 또는 둘 다에 표면 매립될 수 있다.
도 1a와 1b는 본 발명의 실시형태에 따라서 실시된 투명 전도체(120 및 126)의 예를 도시한다. 구체적으로, 도 1a는 부분적으로 노출되고, 기판에 해당하는 호스트 물질(132)의 상부 매립 표면(134)에 부분적으로 매장된 네트워크를 형성하는 표면-매립된 첨가제(130)의 모식도이다. 또한, 매립 표면(134)은 호스트 물질(132)의 하부면일 수 있고, 또는 호스트 물질(132)의 상이한 측의 복수의 표면(예를 들어, 상부면과 하부면 양쪽)에 동일한 또는 상이한 첨가제가 매립될 수 있다. 도 1a에 도시된 대로, 첨가제(130)의 네트워크는 매립 표면(134)에 인접해서 호스트 물질(132)의 피매립 영역 안에 국소화되고, 호스트 물질(132)의 나머지 부분에는 첨가제(130)가 거의 없게 된다. 도시된 실시형태에서, 피매립 영역(138)은 상대적으로 얇고(예를 들어, 호스트 물질(132)의 전체 두께 미만 또는 훨씬 미만인 두께를 갖거나, 또는 첨가제(130)의 특징적인 치수와 비슷한 두께를 갖는다), 따라서 평면 또는 평면-유사라고 할 수 있다. 투명 전도체(120)는 패턴화될 수 있으며, 이로써 도 1a는 시트 컨덕턴스가 높은 부분과 같은 패턴화된 투명 전도체(120)의 특정 부분의 모습을 표시할 수 있다. 또한, 도 1a는 첨가제(130)의 네트워크가 감소된 전기전도도를 가져오도록 처리되거나 가공된 시트 컨덕턴스가 낮은 부분의 모습을 표시할 수 있다.
도 1b는 부분적으로 노출되고, 기판(160)의 상부에 배치된 코팅 또는 다른 제2 물질에 해당하는 호스트 물질(158)의 상부 매립 표면(156)에 부분적으로 매장된 네트워크를 형성하는 표면-매립된 첨가제(154)의 모식도이다. 도 1b에 도시된 대로, 첨가제(154)의 네트워크는 매립 표면(156)에 인접해서 호스트 물질(158)의 피매립 영역(162) 안에 국소화되고, 호스트 물질(158)의 나머지 부분에는 첨가제(154)가 거의 없게 된다. 또한, 첨가제(154)는 첨가제(154)의 특징적인 치수와 비슷한 두께를 갖는 상대적으로 얇은 코팅의 경우에서와 같이, 호스트 물질(158) 안에서 더 큰 부피 분율에 걸쳐서 분포될 수 있다는 것이 고려된다. 도시된 실시형태에서, 피매립 영역(162)은 상대적으로 얇고, 따라서 평면 또는 평면-유사라고 할 수 있다. 투명 전도체(126)는 패턴화될 수 있으며, 이로써 도 1b는 시트 컨덕턴스가 높은 부분과 같은 패턴화된 투명 전도체(126)의 특정 부분의 모습을 표시할 수 있다. 또한, 도 1b는 첨가제(154)의 네트워크가 감소된 전기전도도를 가져오도록 처리되거나 가공된 시트 컨덕턴스가 낮은 부분의 모습을 표시할 수 있다.
본원에 설명된 어떤 투명 전도체의 한 양태는 호스트 물질의 적어도 일부분 안에 수직 첨가제 농도 구배 또는 프로파일, 즉 호스트 물질의 두께 방향을 따른 구배 또는 프로파일의 제공이다. 기판 또는 코팅 내에 벌크 혼입은 기판 또는 코팅 전체적으로 상대적으로 균일한 수직 첨가제 농도 프로파일을 제공하는 것을 목표로 한다. 반면에, 본원에 설명된 어떤 투명 전도체는 호스트 물질의 적어도 일부분의 피매립 영역 안에서의 첨가제의 국소화에 따라서, 가변적인 제어가능한 수직 첨가제 농도 프로파일을 허용한다. 어떤 실시에서, 피매립 영역 안에서 첨가제의 국소화의 범위는 첨가제의 적어도 대부분(중량, 부피 또는 수 밀도 기준으로)이 피매립 영역 안에 포함되는 것이며, 예를 들어 첨가제의 적어도 약 60%(중량, 부피 또는 수 밀도 기준으로)가 이렇게 포함되거나, 첨가제의 적어도 약 70 %(중량, 부피 또는 수 밀도 기준으로)가 이렇게 포함되거나, 첨가제의 적어도 약 80%(중량, 부피 또는 수 밀도 기준으로)가 이렇게 포함되거나, 첨가제의 적어도 약 90%(중량, 부피 또는 수 밀도 기준으로)가 이렇게 포함되거나, 또는 첨가제의 적어도 약 95%(중량, 부피 또는 수 밀도 기준으로)가 이렇게 포함된다. 예를 들어, 첨가제의 실질적으로 전부가 피매립 영역 안에 국소화될 수 있으며, 이로써 호스트 물질의 나머지에는 실질적으로 첨가제가 없게 된다. 패턴화된 투명 전도체의 경우, 첨가제의 국소화는 호스트 물질에서 수평 첨가제 농도 구배 또는 프로파일에 따라서 변할 수 있고, 또는 패턴화된 투명 전도체에 포함된 복수의 호스트 물질을 가로질러 변할 수 있다.
첨가제는 나노-크기 첨가제, 마이크론-크기 첨가제, 또는 이들의 조합의 형태일 수 있다. 전기전도도를 부여하기 위해서 첨가제는 전기도전성 물질, 반도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
전기도전성 물질의 예들은 금속(예를 들어, 은 나노와이어 형태의 은, 구리 및 금, 구리 나노와이어, 및 금 나노와이어), 금속 합금, 은-니켈, 산화은, 중합성 봉쇄제를 가진 은, 은-구리, 구리-니켈, 탄소-니켈, 탄소계 전도체(예를 들어, 탄소 나노튜브, 그래핀, 및 벅키볼의 형태), 도전성 세라믹(예를 들어, 선택적으로 도프되고 투명한 도전 산화물 및 칼코게나이드, 예를 들어 선택적으로 도프되고 투명한 금속 산화물 및 칼코게나이드), 전기도전성 중합체(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리(아세틸렌), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리(p-페닐렌 술피드), 폴리(p-페닐렌 비닐렌)(또는 PPV), 폴리(3-알킬티오펜), 폴리인돌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리(플루오렌), 폴리나프탈렌, 멜라닌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(또는 PEDOT), 폴리(스티렌술포네이트)(또는 PSS), PEDOT-PSS, PEDOT-폴리메타크릴산(또는 PEDOT-PMA), 폴리(3-헥실티오펜)(또는 P3HT), 폴리(3-옥틸티오펜)(또는 P3OT), 폴리(C-61-부티르산-메틸에스테르)(또는 PCBM), 및 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸-헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌](또는 MEH-PPV)과 이들의 임의의 조합을 포함한다.
반도체 물질의 예들은 반도전 중합체, IVB 족 원소(예를 들어, 탄소(또는 C), 규소(또는 Si), 및 게르마늄(또는 Ge)), IVB-IVB 족 2원 합금(예를 들어, 탄화규소(또는 SiC) 및 규소 게르마늄(또는 SiGe)), IIB-VIB 족 2원 합금(예를 들어, 카드뮴 셀레나이드(또는 CdSe), 카드뮴 술피드(또는 CdS), 카드뮴 텔루라이드(또는 CdTe), 산화아연(또는 ZnO), 아연 셀레나이드(또는 ZnSe), 아연 텔루라이드(또는 ZnTe), 및 아연 술피드(또는 ZnS)), IIB-VIB 족 3원 합금(예를 들어, 카드뮴 아연 텔루라이드(또는 CdZnTe), 수은 카드뮴 텔루라이드(또는 HgCdTe), 수은 아연 텔루라이드(또는 HgZnTe), 및 수은 아연 셀레나이드(또는 HgZnSe)), IIIB-VB 족 2원 합금(예를 들어, 알루미늄 안티모나이드(또는 AlSb), 알루미늄 아르세나이드(또는 AlAs), 질화알루미늄(또는 AlN), 알루미늄 포스파이드(또는 AlP), 질화붕소(또는 BN), 붕소 포스파이드(또는 BP), 붕소 아르세나이드(또는 BAs), 갈륨 안티모나이드(또는 GaSb), 갈륨 아르세나이드(또는 GaAs), 질화갈륨(또는 GaN), 갈륨 포스파이드(또는 GaP), 인듐 안티모나이드(또는 InSb), 인듐 아르세나이드(또는 InAs), 질화인듐(또는 InN), 및 인듐 포스파이드(또는 InP)), IIIB-VB 족 3원 합금(예를 들어, 알루미늄 갈륨 아르세나이드(또는 AlGaAs 또는 AlxGa1-xAs), 인듐 갈륨 아르세나이드(또는 InGaAs 또는 InxGa1-xAs), 인듐 갈륨 포스파이드(또는 InGaP), 알루미늄 인듐 아르세나이드(또는 AlInAs), 알루미늄 인듐 안티모나이드(또는 AlInSb), 갈륨 질화아르세나이드(또는 GaAsN), 갈륨 아르세나이드 포스파이드(또는GaAsP), 질화 알루미늄 갈륨(또는 AlGaN), 알루미늄 갈륨 포스파이드(또는 AlGaP), 질화 인듐 갈륨(또는 InGaN), 인듐 아르세나이드 안티모나이드(또는 InAsSb), 및 인듐 갈륨 안티모나이드(또는 InGaSb)), IIIB-VB 족 4원 합금(예를 들어, 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(또는 AlGaInP), 알루미늄갈륨 아르세나이드 포스파이드(또는 AlGaAsP), 인듐 갈륨 아르세나이드 포스파이드(또는 InGaAsP), 알루미늄 인듐 아르세나이드 포스파이드(또는 AlInAsP), 질화 알루미늄 갈륨 아르세나이드(또는 AlGaAsN), 질화 인듐 갈륨 아르세나이드(또는 InGaAsN), 질화 인듐 알루미늄 아르세나이드(또는 InAlAsN), 및 질화 갈륨 아르세나이드 안티모나이드(또는 GaAsSbN)), IIIB-VB 족 5원 합금(예를 들어, 갈륨 인듐 질화 아르세나이드 안티모나이드(또는 GaInNAsSb) 및 갈륨 인듐 아르세나이드 안티모나이드 포스파이드(또는 GaInAsSbP)), IB-VIIB 족 2원 합금(예를 들어, 염화구리(또는 CuCl)), IVB-VIB 족 2원 합금(예를 들어, 납 셀레나이드(또는 PbSe), 납 술피드(또는 PbS), 납 텔루라이드(또는 PbTe), 주석 술피드(또는 SnS), 및 주석 텔루라이드(또는 SnTe)), IVB-VIB 족 3원 합금(예를 들어, 납 주석 텔루라이드(또는 PbSnTe), 탈륨 주석 텔루라이드(또는 Tl2SnTe5), 및 탈륨 게르마늄 텔루라이드(또는 Tl2GeTe5)), VB-VIB 족 2원 합금(예를 들어, 비스무스 텔루라이드(또는 Bi2Te3)), IIB-VB 족 2원 합금(예를 들어, 카드뮴 포스파이드(또는 Cd3P2), 카드뮴아르세나이드(또는 Cd3As2), 카드뮴 안티모나이드(또는 Cd3Sb2), 아연 포스파이드(또는 Zn3P2), 아연 아르세나이드(또는 Zn3As2), 및 아연 안티모나이드(또는 Zn3Sb2)), 및 IB 족(또는 11족) 원소, IIB 족(또는 12족) 원소, IIIB 족(또는 13족) 원소, IVB 족(또는 14족) 원소, VB 족(또는 15족) 원소, VIB 족(또는 16족) 원소, 및 VIIB 족(또는 17족) 원소의 다른 2원, 3원, 4원, 또는 더 고차원의 합금들, 예를 들어 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(또는 CIGS), 뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 포함한다.
첨가제는, 예를 들어 금속 또는 반도전 나노입자, 나노와이어(예를 들어, 은, 구리 또는 아연), 나노플레이트, 나노플레이크, 나노섬유, 나노로드, 나노튜브(예를 들어, 탄소나노튜브, 다중벽 나노튜브("MWNT"), 단일벽 나노튜브("SWNT"), 이중벽 나노튜브("DWNT"), 및 그래파이트화된 또는 변성된 나노튜브), 풀러렌, 벅키볼, 그래핀, 마이크로입자, 마이크로와이어, 마이크로튜브, 코어-쉘 나노입자 또는 마이크로입자, 코어-멀티쉘 나노입자 또는 마이크로입자, 코어-쉘 나노와이어, 및 실질적으로 관, 정육면체, 구체 또는 피라미드인 형상을 가지며, 비정질, 결정질, 장방정계, 육방정계, 삼방정계, 사방정계, 단사정계, 또는 삼사정계로서 특정되는 다른 첨가제들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
코어-쉘 나노입자 및 코어-쉘 나노와이어의 예들은 강자성 코어(예를 들어, 철, 코발트, 니켈, 망간, 뿐만 아니라 이들 원소 중 하나 이상과 함께 형성된 이들의 산화물 및 합금)와 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 탄소 또는 이들의 임의의 조합(예를 들어, 은, 구리, 금, 백금, 도전 산화물 또는 칼코게나이드, 그래핀, 및 본원에서 적합한 첨가제로서 나열된 다른 물질)으로 형성된 쉘을 갖는 것들을 포함한다. 코어-쉘 나노와이어의 특정한 예는 은 코어와 은 코어의 산화를 감소 또는 방지하기 위하여 은 코어를 둘러싼 금 쉘(또는 백금 쉘 또는 다른 종류의 쉘)을 갖는 것이다. 코어-쉘 나노와이어의 다른 예는 은 코어(또는 다른 금속 또는 다른 전기도전성 물질로 형성된 코어)와 다음의 (a) 내지 (d) 중 하나 이상으로 형성된 쉘 또는 다른 코팅을 갖는 것이다: (a) 도전 중합체, 예를 들어 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(또는 PEDOT) 및 폴리아닐린(또는 PANI); (b) 도전 산화물, 칼코게나이드, 및 세라믹(예를 들어, 졸겔 증착, 화학증착, 물리증착, 플라즈마-증진 화학증착, 또는 화학 배스 증착); (c) 초박층 형태의 인슐레이터, 예를 들어 중합체, SiO2, BaTiO 및 TiO2; 및 (d) 금속, 예를 들어 금, 구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐의 얇은 층. 이러한 코팅된 또는 코어-쉘 형태의 나노와이어는 은과 같은 금속의 존재하에 가능한 황변 또는 다른 변색, 산화(예를 들어, 은/금 코어/쉘 나노와이어는 금 쉘로 인하여 실질적으로 낮은 산화를 가질 수 있다, 및 황화(예를 들어, 은/백금 코어/쉘 나노와이어는 백금 쉘로 인하여 실질적으로 낮은 황화를 가질 수 있다)와 같은 호스트 물질과의 좋지 않은 상호작용을 피하거나 감소시키면서 전기전도도를 부여하기 위하여 바람직할 수 있다.
어떤 실시에서, 나노와이어, 나노튜브 및 이들의 조합의 형태와 같은 애스펙트비가 높은 첨가제가 바람직하다. 예를 들어, 바람직한 첨가제는 탄소 또는 다른 물질로 형성된 나노튜브(예를 들어, MWNTs, SWNTs, 그래파이트화된 MWNTs, 그래파이트화된 SWNTs, 변성된 MWNTs, 변성된 SWNTs 및 중합체-함유 나노튜브), 금속, 금속 산화물, 금속 합금, 또는 다른 물질로 형성된 나노와이어(예를 들어, 은 나노와이어, 구리 나노와이어, 산화아연 나노와이어(예를 들어, 도프되지 않거나, 또는 알루미늄, 붕소, 불소 및 기타에 의해서 도프된), 산화주석 나노와이어(도프되지 않거나, 또는 예를 들어 불소로 도프된), 카드뮴 주석 산화물 나노와이어, 주석-도프된 인듐 산화물(또는 ITO) 나노와이어, 중합체-함유 나노와이어 및 금 나노와이어), 뿐만 아니라 전기도전성 또는 반도전성이며, 원통, 구체, 피라미드 또는 다른 형상의 다양한 형상을 갖는 다른 물질들을 포함한다. 첨가제의 추가의 예들은 활성탄, 그래핀, 카본블랙, 켓젠블랙, 및 금속, 금속 산화물, 금속 합금, 또는 다른 물질로 형성된 나노입자(예를 들어, 은 나노입자, 구리 나노입자, 산화아연 나노입자, ITO 나노입자, 및 금 나노입자)로 형성된 나노입자를 포함한다.
호스트 물질은 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있고, 투명, 반투명 또는 불투명일 수 있고, 가요성, 휨성, 접힘성, 신축성, 또는 강성일 수 있고, 전자기적으로 불투명 또는 전자기적으로 투명할 수 있고, 전기도전성, 반도전성, 또는 절연성일 수 있다. 호스트 물질은 기판으로 작용하는 층, 필름, 또는 시트의 형태일 수 있거나, 또는 기판 또는 다른 물질의 상부에 배치된 코팅 또는 복수의 코팅의 형태일 수 있다. 호스트 물질은 패턴화되거나 또는 패턴화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 호스트 물질은 노출된 기판의 나머지 영역을 남기면서 하부 기판의 어떤 영역을 피복하는 패턴화된 층으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 제1 호스트 물질이 하부 기판의 어떤 영역을 덮는 제1 패턴화된 층으로 형성될 수 있고, 제2 호스트 물질(이것은 일부 방식에서 제1 호스트 물질과 상이할 수 있다)이 기판의 나머지 영역을 피복하는 제2 패턴화된 층으로 형성될 수 있다. 이러한 방식에서, 제1 호스트 물질은 제1 패턴을 제공할 수 있고, 제2 호스트 물질은 제1 패턴의 "역전형태"인 제2 패턴을 제공할 수 있다. 다른 식으로 말하면, 제1 호스트 물질은 패턴의 "양의" 부분을 제공할 수 있고, 제2 호스트 물질은 패턴의 "음의" 부분을 제공할 수 있다.
적합한 호스트 물질의 예들은 유기 물질, 무기 물질, 및 혼성체 유기-무기 물질을 포함한다. 예를 들어, 호스트 물질은 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 엘라스토머, 또는 이들의 공중합체 또는 다른 조합을 포함할 수 있으며, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에틸렌(또는 PE), 폴리프로필렌(또는 PP), 에틸렌 비닐 아세테이트(또는 EVA), 이오노머, 폴리비닐 부틸알(또는 PVB), 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리비닐, 플루오로폴리머, 폴리카보네이트(또는 PC), 폴리술폰, 폴리락트산, 알릴 디글리콜 카보네이트에 기초한 중합체, 니트릴계 중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(또는 ABS), 고리형 올레핀 중합체(또는 COP)(예를 들어, 상표명 ARTON® 및ZeonorFilm® 하에 이용할 수 있다), 고리형 올레핀 수지, 셀룰로오스 트리아세테이트(또는 TAC), 페녹시계 중합체, 페닐렌 에테르/옥시드, 플라스티솔, 오가노솔, 플라스타크 물질, 폴리아세탈, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드-이미드, 폴리아릴에테르, 폴리에테르이미드, 폴리아릴술폰, 폴리부틸렌, 폴리케톤, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌, 폴리스티렌, 고 충격 폴리스티렌, 스티렌 말레 무수물에 기초한 중합체, 폴리알릴 디글리콜 카보네이트 단량체에 기초한 중합체, 비스말레이미드계 중합체, 폴리알릴 프탈레이트, 열가소성 폴리우레탄, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 코폴리에스테르(예를 들어, Tritan™), 염화폴리비닐(또는 PVC), 아크릴계 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(또는 PETG), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(또는 PET), 에폭시, 에폭시-함유 수지, 멜라민계 중합체, 실리콘 및 다른 규소-함유 중합체(예를 들어, 폴리실란 및 폴리실세스퀴옥산), 아세테이트에 기초한 중합체, 폴리(프로필렌 푸마레이트), 폴리(불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌), 폴리-3-히드록시부티레이트 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카프로락톤, 폴리글리콜산(또는 PGA), 폴리글리콜라이드, 폴리락트산(또는 PLA), 폴리락티드산 플라스틱, 폴리페닐렌 비닐렌, 전기 도전 중합체(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리(아세틸렌), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리(p-페닐렌 술피드), 폴리(p-페닐렌 비닐렌)(또는 PPV), 폴리(3-알킬티오펜), 올리인돌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리(플루오렌), 폴리나프탈렌, 멜라닌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(또는 PEDOT), 폴리(스티렌술포네이트)(또는 PSS), PEDOT-PSS, PEDOT-폴리메타크릴산(또는 PEDOT-PMA), 폴리(3-헥실티오펜)(또는 P3HT), 폴리(3-옥틸티오펜)(또는 P3OT), 폴리(C-61-부티르산-메틸 에스테르)(또는 PCBM), 및 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸-헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌](또는 MEH-PPV)), 폴리올레핀, 액정 중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리메틸 메타크릴레이트 공중합체, 테트라플루오로에틸렌계 중합체, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 이오노머, 불화된 이오노머, 중합체 전해질 막에 해당하거나 또는 거기에 포함된 중합체, 불화 에탄술포닐계 중합체, 2-[1-[디플루오로-[(트리플루오로에테닐)옥시]메틸]-1,2,2,2-테트라플루오로-에 기초한 중합체(테트라플루오로 에틸렌과 함께 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐술폰산 공중합체), 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리이소부텐, 폴리이소프렌, 폴리스티렌, 폴리락트산, 폴리글리콜라이드, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 불화비닐리덴에 기초한 중합체, 트리플루오로에틸렌에 기초한 중합체, 폴리(불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌), 폴리페닐렌 비닐렌, 구리 프탈로시아나이드에 기초한 중합체, 그래핀, 폴리(프로필렌 푸마레이트), 셀로판, 쿠프라암모늄계 중합체, 레이온, 및 생물중합체(예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트(또는 CA), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(또는 CAB), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(또는 CAP), 셀룰로오스 프로피오네이트(또는 CP), 요소에 기초한 중합체, 목재, 콜라겐, 케라틴, 엘라스틴, 니트로셀룰로오스, 플라스타크, 셀룰로이드, 대나무, 생물-유래 폴리에틸렌, 카보디이미드, 연골, 셀룰로오스 질산염, 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 결합조직, 구리 프탈로시아닌, 목화 셀룰로오스, 엘라스틴, 글리코사미노글리칸, 린넨, 히알루론산, 니트로셀룰로오스, 종이, 양피지, 플라스타크, 녹말, 녹말계 플라스틱, 불화비닐리덴, 및 비스코오스), 고리형 올레핀에 기초한 중합체(예를 들어, 고리형 올레핀 중합체 및 공중합체), 또는 이들의 임의의 단량체, 공중합체, 블렌드, 또는 다른 조합으로부터 선택된다. 적합한 호스트 물질의 추가의 예들은 세라믹, 예를 들어 유전성 또는 비-도전성 세라믹(예를 들어, SiO2-계 유리; SiOx-계 유리; TiOx-계 유리; SiOx-계 유리의 다른 티타늄, 세륨, 마그네슘 유사체; 스핀-온 유리; 졸-겔 프레싱으로부터 형성된 유리, 실란 전구체, 실록산 전구체, 실리케이트 전구체, 테트라에틸 오르토실리케이트, 실란, 실록산, 포스포실리케이트, 스핀-온 유리, 실리케이트, 규산나트륨, 규산칼륨, 유리 전구체, 세라믹 전구체, 셀스퀴옥산, 메탈라실스퀴옥산, 다면체 올리고머 실세스퀴옥산, 할로실란, 졸-겔, 규소-산소 혼성체, 실리콘, 스타녹산, 실라티안, 실라잔, 폴리실라잔, 메탈로센, 티타노센 디클로라이드, 바나도센 디클로라이드; 및 다른 종류의 유리들), 도전성 세라믹(예를 들어, 선택적으로 도프되고 투명한도전 산화물 및 칼코게나이드, 예를 들어 선택적으로 도프되고 투명한 금속 산화물 및 칼코게나이드), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 적합한 호스트 물질의 추가의 예들은 첨가제를 위한 적합한 물질로서 상기 열거된 전기 도전성 물질 및 반도체를 포함한다. 호스트 물질은, 예를 들어 n-도프, p-도프, 또는 비도프될 수 있다. 적합한 호스트 물질의 추가적인 예들은 중합체-세라믹 복합체, 중합체-나무 복합체, 중합체-탄소 복합체(예를 들어, 켓젠블랙, 활성탄, 카본블랙, 그래핀 및 다른 형태의 탄소), 중합체-금속 복합체, 중합체-산화물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 호스트 물질의 적어도 일부분 안의 "평면" 또는 "평면-유사" 피매립 영역에 국한한 첨가제는 개선된 전기전도도를 위하여 첨가제의 감소된 위상학적 무질서와 첨가제들 사이에 접합부 형성의 증가된 발생을 가져올 수 있다. 피매립 영역은 때로 "평면"이라고 하지만, 이러한 피매립 영역은 첨가제 자체가 전형적으로 3-차원이기 때문에 전형적으로 엄격히 2-차원은 아니라는 것이 이해될 것이다. 오히려 "평면"은 호스트 물질의 어떤 영역 안에 첨가제의 상대적으로 얇은, 평판-유사(또는 층상) 국소 농도가 있고, 호스트 물질의 나머지 부분에는 첨가제가 거의 없는 상태인 상대적 의미로서 사용될 수 있다. 첨가제의 국소 농도는 그것이 평평하지 않을 수 있다는 의미에서 비평면일 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 하나 이상의 축에 대해서 곡률을 특징으로 하는 호스트 물질의 얇은 영역에 농축될 수 있으며, 이때 첨가제는 호스트 물질의 나머지 부분에는 거의 존재하지 않는다. 또한, 피매립 영역은 이러한 피매립 영역이 첨가제의 특징적인 치수보다 큰(예를 들어, 몇배 더 큰) 두께를 가질 수 있을지라도 "평면"이라고 할 수 있다. 일반적으로 피매립 영역은 호스트 물질의 측부에 인접해서, 호스트 물질의 중앙에 인접해서, 또는 호스트 물질의 두께 방향을 따라 어떤 임의의 장소에 인접해서 위치될 수 있고, 복수의 피매립 영역이 서로 인접해서 또는 서로 이격되어 호스트 물질 안에 위치될 수 있다. 각 피매립 영역은 하나 이상의 종류의 첨가제를 포함할 수 있고, 피매립 영역들(이것은 동일한 호스트 물질에 위치된다)은 상이한 종류의 첨가제를 포함할 수 있다. 패턴화된 투명 전도체의 경우, 복수의 피매립 영역이 시트 컨덕턴스가 높은 부분들의 세트, 시트 컨덕턴스나 낮은 부분들의 세트, 또는 이들 둘 다를 한정하기 위하여 패턴에 따라 호스트 물질을 가로질러 위치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 호스트 물질의 "평면" 피매립 영역들의 세트에 전기도전성 첨가제를 국한시킴으로써(호스트 물질 전체에 무작위로 된 것과 반대로), 단위 면적당 첨가제의 주어진 양에서 더 높은 전기전도도가 달성될 수 있다. 피매립 영역에 국한되지 않은 첨가제는 생략될 수 있는 과잉 양의 첨가제이다.
일부 실시형태에서, 투명 전도체는 매립 표면에 약 10부피%(또는 이하, 예를 들어 약 0.1%)에서 매립 표면에 최대 약 100%까지 호스트 물질의 적어도 일부분에 매립된 또는 포함된 첨가제를 가질 수 있고, 약 0.1% 표면적 커버리지(또는 이하, 예를 들어 피매립 영역이 완전히 표면 아래일 때, 또는 첨가제가 호스트 물질에 의해서 완전히 캡슐화되었을 때는 0%)에서 최대 약 99.9%(또는 이상) 표면적 커버리지까지 다양한 표면적 커버리지로 노출된 첨가제를 가질 수 있다. 예를 들어, 첨가제의 총 부피에 대한 매립 표면 아래에 매립된 첨가제의 부피의 관점에서, 적어도 하나의 첨가제는 약 0% 내지 약 100%, 예를 들어 10% 내지 약 50%, 또는 약 50% 내지 약 100%의 범위의 피매립 부피 퍼센트를 가질 수 있다(또는 첨가제의 집단이 평균 피매립 부피 퍼센트를 가질 수 있다).
일부 실시형태의 투명 전도체는 사용된 첨가제의 특징적인 치수를 초과하는(예를 들어, 나노와이어의 경우, 각 나노와이어의 직경 또는 나노와이어를 가로지른 평균 직경을 초과하는) 두께를 가진 피매립 영역을 가질 수 있으며, 이때 첨가제는 호스트 물질의 전체 두께 미만의 두께를 가진 피매립 영역에 많이 국한된다. 예를 들어, 피매립 영역의 두께는 호스트 물질의 전체 두께의 약 95% 이하, 예를 들어 전체 두께의 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하일 수 있다.
일부 실시형태에서, 첨가제는 사용된 첨가제의 특징적인 치수에 대해(예를 들어, 나노와이어의 경우, 각 나노와이어의 직경 또는 나노와이어를 가로지른 평균 직경에 대해) 다양한 정도까지 호스트 물질의 적어도 일부분에 매립되거나 포함될 수 있다. 예를 들어, 매립 표면 아래의 첨가제에 대해 가장 먼 피매립 지점의 거리의 관점에서, 적어도 하나의 첨가제는 특징적인 치수의 약 100%보다 많은 정도로 매립될 수 있거나, 또는 특징적인 치수의 약 100% 이하, 예를 들어 특징적인 치수의 적어도 약 5% 또는 약 10% 및 최대 약 80%, 최대 약 50% 또는 최대 약 25%의 정도로 매립될 수 있다. 다른 예에서, 첨가제의 집단은 평균적으로 특징적인 치수의 약 100%보다 많은 정도로 매립될 수 있거나, 또는 특징적인 치수의 약 100% 이하, 예를 들어 특징적인 치수의 적어도 약 5% 또는 약 10% 및 최대 약 80%, 최대 약 50% 또는 최대 약 25%의 정도로 매립될 수 있다. 이해되는 대로, 첨가제가 호스트 물질에 매립되는 정도는 매립 표면을 가로질러 높이의 변동 정도로 측정되었을 때 등 매립 표면의 조도에 영향을 줄 수 있다(예를 들어, 평균 높이에 대한 표준 편차). 일부 실시형태에서, 표면-매립 구조의 조도는 부분적으로 매립된 첨가제의 특징적인 치수 미만이다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 첨가제는 약 0.1 nm 내지 약 1 cm, 예를 들어 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 100 nm, 또는 약 100 nm 내지 약 100 마이크론까지 호스트 물질의 매립 표면으로부터 연장될 수 있다. 일부 실시형태에서, 첨가제의 집단은 평균적으로 약 0.1 nm 내지 약 1 cm, 예를 들어 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm to 100 nm, 또는 약 100 nm 내지 약 100 마이크론까지 호스트 물질의 매립 표면으로부터 연장될 수 있다. 다른 실시형태에서, 호스트 물질의 표면적의 실질적으로 전체(예를 들어, 매립 표면 면적)이 첨가제에 의해 점유된다. 다른 실시형태에서, 표면적의 최대 약 100% 또는 최대 약 75%가 첨가제에 의해서 점유되며, 예를 들어 표면적의 최대 약 50%, 표면적의 최대 약 25%, 표면적의 최대 약 10%, 최대 약 5%, 최대 약 3%, 또는 표면적의 최대 약 1%가 첨가제에 의해서 점유된다. 첨가제는 호스트 물질의 매립 표면으로부터 연장되지 않아도 되고, 매립 표면 아래에 전부 국소화될 수 있다. 표면-매립 구조에서 매립 및 표면 커버리지 정도는 구체적인 용도에 따라서 선택될 수 있다.
일부 실시형태에서, 나노와이어가 첨가제로 사용되는 경우, 전기전도도에 영향을 미칠 수 있는 특징 및 다른 바람직한 특징들은, 예를 들어 나노와이어 농도, 밀도 또는 로딩 수준; 표면적 커버리지; 나노와이어 길이; 나노와이어 직경; 나노와이어 균일도; 물질 종류; 나노와이어 제제의 안정성; 와이어-와이어 접합부 저항; 호스트 물질 저항; 나노와이어 전도도; 나노와이어 결정도; 및 순도를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노와이어는 낮은 접합부 저항 및 낮은 벌크 저항을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 높은 투명도를 유지하면서 높은 전기전도도를 획득하기 위하여, 직경이 더 얇고 길이가 더 긴 나노와이어가 사용될 수 있고(예를 들어, 나노와이어 접합부 형성을 용이하게 하기 위하여 상대적으로 큰 애스펙트 비 및 약 50 내지 약 2,000, 예를 들어 약 50 내지 약 1,000, 또는 약 100 내지 약 800의 범위), 금속 나노와이어, 예를 들어 은, 구리 및 금 나노와이어가 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 나노와이어가 얇다면 그것의 벌크 전도도는 와이어의 작은 단면적 때문에 감소할 수 있다. 따라서 일부 실시형태에서, 직경이 더 두꺼운 나노와이어가 선택될 수 있다. 은 나노와이어 네트워크와 같은 나노와이어 네트워크를 형성하기 위한 첨가제로서 나노와이어를 사용하는 것이 일부 실시형태에서 바람직할 수 있다. 다른 금속 나노와이어, 비금속 나노와이어, 예를 들어 ITO 및 다른 산화물 및 칼코게나이드 나노와이어가 또한 사용될 수 있다. 가시선 광학 스펙트럼 에너지(예를 들어, < 1.8 eV 및 > 3.1 eV)를 벗어난 또는 대략 이 범위 근처의 밴드갭을 가진 반도체로 이루어진 첨가제는 가시선 광이 전형적으로 이 밴드갭 에너지에 의해서 또는 그 안의 계면 트랩에 의해서 흡수되지 않을 것이라는 점에서 높은 광학 투명도를 가진 투명 전도체를 생성하기 위해서 사용될 수 있다. Moss-Burstein 효과를 통한 이동된 Fermi 레벨 및 밴드갭 가장자리를 고려하여 다양한 도판트가 이런 상기 언급된 반도체의 전도도를 조율하기 위해서 사용될 수 있다. 나노와이어는 치수(예를 들어, 직경 및 길이)의 관점에서 상당히 균일하거나 또는 단분산성일 수 있으며, 예를 들어 약 5% 이내에서 동일(예를 들어, 평균 직경 또는 길이에 대한 표준 편차), 약 10% 이내에서 동일, 약 15% 이내에서 동일, 또는 약 20% 이내에서 동일하다. 순도는, 예를 들어 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 99%, 적어도 약 99.9%, 또는 적어도 약 99.99%일 수 있다. 나노와이어의 표면적 커버리지는, 예를 들어 최대 약 100%, 약 100% 미만, 최대 약 75%, 최대 약 50%, 최대 약 25%, 최대 약 10%, 최대 약 5%, 최대 약 3%, 또는 최대 약 1%일 수 있다. 은 나노와이어는 산화의 결과로서 나노와이어의 표면에 형성할 수 있는(또는 형성될 수 있는) 산화은이 전기도전성이므로 어떤 실시형태에서 특히 바람직할 수 있다. 또한, 코어-쉘 나노와이어(예를 들어, 은 코어와 금 또는 백금 쉘)은 접합부 저항을 감소시킬 수 있다. 나노와이어는 다수의 과정, 예를 들어 용액상 합성(예를 들어, 폴리올 과정), 증기-액체-고체("VLS") 합성, 전기방사 과정(예를 들어, 폴리비닐계 중합체 및 질산은을 사용하고, 이어서 형성 기체 중에서 아닐링하고, 베이크한다), 현탁 과정(예를 들어, 화학적 에칭 또는 나노-용융물 리트렉션) 등을 통해서 합성된 용액일 수 있다.
일부 실시형태에서, 나노튜브가 첨가제로서 사용되는 경우(탄소, 금속, 금속 합금, 금속 산화물 또는 다른 재료로 형성된), 전기전도도에 영향을 미칠 수 있는 특징 및 다른 바람직한 특징들은, 예를 들어 나노튜브 농도, 밀도 또는 로딩 수준; 표면적 커버리지; 나노튜브 길이; 나노튜브 내경; 나노튜브 외경; 단일벽 또는 다중벽 나노튜브가 사용되는지의 여부; 나노와이어 균일도; 물질 종류; 및 순도를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노튜브는 낮은 접합부 저항을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 디스플레이와 같은 어떤 장치와 관련하여 감소된 산란을 위해서, 탄소 나노튜브와 같은 나노튜브가 나노튜브 네트워크를 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 또는 달리, 또는 조합해서, 직경이 더 작은 나노와이어가 나노튜브의 사용에 대해 산란의 유사한 감소를 달성하기 위해서 사용될 수 있다. 나노튜브는 치수(예를 들어, 외경, 내경 및 길이)의 관점에서 상당히 균일하거나 또는 단분산성일 수 있으며, 예를 들어 약 5% 이내에서 동일(예를 들어, 평균 외/내경 또는 길이에 대한 표준 편차), 약 10% 이내에서 동일, 약 15% 이내에서 동일, 또는 약 20% 이내에서 동일하다. 순도는, 예를 들어 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 99%, 적어도 약 99.9%, 또는 적어도 약 99.99%일 수 있다. 나노튜브의 표면적 커버리지는, 예를 들어 최대 약 100%, 약 100% 미만, 최대 약 75%, 최대 약 50%, 최대 약 25%, 최대 약 10%, 최대 약 5%, 최대 약 3%, 또는 최대 약 1%일 수 있다.
일부 실시형태에서, 상이한 종류의 높은 애스펙트비 전기도전성 또는 반도전 첨가제(예를 들어, 도전성 나노와이어, 나노튜브, 또는 둘 다)의 조합이 호스트 물질의 적어도 일부분에 매립될 수 있으며, 그 결과 투명하며 도전성이 구조가 얻어진다. 구체적으로, 이 조합은 형태학적 특징(예를 들어, 길이(평균, 중간, 또는 최빈수), 직경(평균, 중간, 또는 최빈수), 애스펙트비(평균, 중간, 또는 최빈수), 또는 이들의 조합)의 제1 세트를 갖는 첨가제의 제1 집단 및 형태학적 특징의 제1 세트와 일부 방식에서 상이한 형태학적 특징의 제2 세트를 갖는 첨가제의 적어도 제2 집단을 포함할 수 있다. 첨가제의 각 집단은 형태학적 특징의 그것의 각 세트의 관점에서 상당히 균일하거나 단분산성일 수 있으며, 예를 들어 약 5% 이내에서 동일(예를 들어, 평균 직경, 길이 또는 애스펙트비에 대한 표준 편차), 약 10% 이내에서 동일, 약 15% 이내에서 동일, 또는 약 20% 이내에서 동일하다. 첨가제의 결과의 조합은 이원방식 또는 다중방식일 수 있다. 예를 들어, 직경이 더 길고 큰 나노와이어가 낮은 퍼콜레이션 역치를 촉진할 수 있으며, 이로써 도전성이 낮은 물질의 활용시 높은 투명도를 달성할 수 있다. 한편, 직경이 더 짧고 작은 나노와이어는 퍼콜레이팅 네트워크를 통해서 낮은 헤이즈와 높은 빛 전달을 촉진할 수 있다. 그러나 직경이 작은 나노와이어는 동일한 물질의 직경이 큰 나노와이어와 비교해서 높은 옴 저항을 가질 수 있다. 직경이 더 길고 큰 나노와이어와 직경이 더 짧고 작은 나노와이어의 조합의 사용은 어느 한 나노와이어 집단의 단독 사용에 비해서 높은 투명도(예를 들어, 더 긴 나노와이어로부터 낮은 퍼콜레이션 역치), 낮은 헤이즈(예를 들어, 직경이 더 작은 나노와이어로부터 적은 산란), 및 높은 전도도(예를 들어, 직경이 더 큰 나노와이어로부터 낮은 저항)을 포함해서 다양한 인자들 간에 실제적 균형을 제공한다. 유사한 방식으로 제한은 아니지만, 직경이 더 길고 큰 나노와이어는 큰 전류 동맥으로 작용할 수 있고, 직경이 더 짧고 작은 나노와이어는 작은 전류 모세관으로 작용할 수 있다.
첨가제 종류의 수는 주어진 장치 또는 용도에 맞게 변화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 은 나노와이어, 구리 나노와이어 및 금 나노와이어 중 어느 것 또는 조합이 높은 광학 투명도 및 높은 전기전도도를 제공하기 위하여 ITO 나노입자와 함께 사용될 수 있다. 유사한 조합은, 예를 들어 은 나노와이어, 구리 나노와이어 및 금 나노와이어 중 어느 것 또는 조합과 함께 ITO 나노와이어, ZnO 나노와이어, ZnO 나노입자, 은 나노입자, 금 나노입자, SWNT, MWNT, 풀러렌계 물질(예를 들어, 탄소 나노튜브 및 벅키볼) 및 ITO 나노입자를 포함한다. ITO 나노입자, 나노와이어, 또는 도전성 산화물 또는 세라믹의 층(예를 들어, ITO, 알루미늄-도프된 산화아연, 또는 다른 종류의 도프된 또는 도프되지 않은 산화아연)의 사용은, 예를 들어 다른 첨가제에 의해서 제공되는 도전성 경로 대신에 또는 조합하여 전기 전류의 흐름을 위한 도전성 경로를 제공하기 위하여 태양광 장치, 박막 태양광 장치, OLED 디스플레이 타입 장치, OLED 조명 타입 장치, 또는 유사한 장치에 사용되는 투명 전도체와 관련하여 작업 기능을 조정하기 위한 버퍼층으로서 작용함으로써, 추가의 기능성을 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 첨가제는 처음에 분리된 대상으로서 제공된다. 호스트 물질의 적어도 일부분에 매립 또는 포함시키면 호스트 물질이 첨가제가 "평면" 또는 "평면-유사" 피매립 영역 안에 정렬되거나 배열되도록 첨가제를 봉입하거나 둘러쌀 수 있다. 나노와이어, 나노튜브, 또는 애스펙트비가 1을 초과하는 다른 첨가제들과 같은 첨가제의 경우에 일부 실시형태에서, 첨가제는 이들의 길이방향축 또는 종축이 수평면에 대해 각도 범위 안에, 또는 매립 표면의 평면에 상응하는 또는 평행인 다른 평면 안에 많이 국한되도록 정렬된다. 예를 들어, 첨가제는 신장될 수 있고, 이들의 길이방향 또는 최장-치수 축이 평균적으로 수평면에 대해 약 -45°내지 약 +45°, 예를 들어 약-35°내지 약 +35°, 약-25°내지 약 +25°, 약 -15°내지 약 +15°, 약 -5°내지 약 +5°, 약 -1°내지 약 +1°, 약 -0.1°내지 약 +0.1°또는 약 -0.01°내지 약 +0.01°의 범위에 국한되도록 정렬될 수 있다. 다른 식으로 말하면, 첨가제의 길이방향축은 θ < SIN-1(t / L)이 되도록 국한될 수 있고, 여기서 L = 첨가제의 길이, t = 호스트 물질의 두께, 및 θ는 매립 표면에 해당하는 수평면에 대한 각도이다. 이 예에서, 첨가제는 거의 또는 실질적으로 전혀 이들의 길이방향축 또는 종축이 수평면에 대해 약 -45°내지 약 +45°의 범위를 벗어나 배향되지 않을 수 있다. 피매립 영역 안에서 이웃 첨가제들은 일부 실시형태에서 서로 접촉할 수 있다. 이러한 접촉은 원하는 투명도를 위한 상대적으로 낮은 표면적 커버리지를 유지하면서 애스펙트비가 더 긴 첨가제를 사용하여 개선될 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노와이어, 나노입자, 마이크로와이어 및 마이크로입자와 같은 첨가제들 간의 접촉은 압력(예를 들어, 캘린더 프레스), 소결 또는 아닐링을 통해서, 예를 들어 약 50℃, 약 125℃, 약 150℃, 약 175℃, 또는 약 200℃, 또는 약 50℃ 내지 약 125℃, 약 100℃ 내지 약 125℃, 약 125℃ 내지 약 150℃ , 약 150℃ 내지 약 175℃, 또는 약 175℃ 내지 약 200℃의 범위의 온도에서 저온 소결, 플래시 소결, 첨가제 위의 증착물을 성장시켜서 첨가제들을 함께 융합시키는 레독스 반응의 사용을 통한 소결, 또는 이들의 임의의 조합을 통해서 증가될 수 있다. 예를 들어, 은 또는 금 첨가제의 경우, 은 이온 또는 금 이온이 첨가제 위에 증착되어 첨가제들이 이웃 첨가제와 융합을 일으킬 수 있다. 약 200℃ 이상의 온도에서 고온 소결도 고려된다. 또한, 전하 터널링 또는 호핑이 실제 접촉이 없을 때 충분한 전기전도도를 제공하는 경우, 또는 호스트 물질 또는 호스트 물질 상부의 코팅 자체가 전기도전성 또는 반도전성일 수 있는 경우의 어떤 용도 및 장치에서는 접촉이 거의 또는 전혀 필요하지 않다고 고려된다. 이러한 용도 및 장치는 최대 약 106 Ω/sq 이상의 시트 저항에서 작동할 수 있다. 개별 첨가제는 전자 수송을 위한 전기 및 양자 장벽에 의해서 분리될 수 있다.
본원에 설명된 투명 전도체는 매우 내구성일 수 있다. 일부 실시형태에서 이러한 내구성은 강성 및 견고성과 조합되고, 다른 실시형태에서 이러한 내구성은 다른 물리적 작용 중에서도 플렉싱, 롤링, 벤트 및 폴딩의 능력과 조합되는데, 예를 들어 투과율은 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 3% 이하 감소하거나 또는 실질적으로 감소하지 않고, 저항(예를 들어, 표면 또는 시트 저항)은 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 3% 이하 증가하거나 또는 실질적으로 증가하지 않는다. 일부 실시형태에서, 투명 전도체는 코팅 산업에서 사용되는 코팅 밀착 표준 시험(예를 들어, 스카치 테이프 시험)을 견디며, 관찰된 투과율의 실질적으로 감소 없음, 또는 약 5% 이하 감소, 약 10% 이하 감소, 약 15% 이하 감소, 약 20% 이하 감소, 약 30% 이하 감소, 약 40% 이하 감소, 또는 약 50% 이하 감소를 제공하고, 관찰된 저항(예를 들어, 시트 저항)에서 실질적으로 증가 없음, 또는 약 5% 이하 증가, 약 10% 이하 증가, 약 15% 이하 증가, 약 20% 이하 증가, 약 30% 이하 즈가, 약 40% 이하 증가, 또는 약 50% 이하 증가를 제공한다. 일부 실시형태에서, 투명 전도체는 또한 러빙, 스크래칭, 플렉싱, 물리적 마모, 열 사이클링(예를 들어, 약 600℃ 이하(또는 이상), 약 550℃ 이하(또는 이상), 약 500℃ 이하(또는 이상), 약 450℃ 이하(또는 이상), 또는 약 400℃ 이하(또는 이상)의 온도에 노출), 화학적 노출, 가속된 수명 시험("ALT"), 및 습도 사이클링을 견딜 수 있으며, 이때 관찰된 투과율은 실질적으로 감소가 없거나, 약 50% 이하 감소, 약 40% 이하 감소, 약 30% 이하 감소, 약 20% 이하 감소, 약 15% 이하 감소, 약 10% 이하 감소, 약 5% 이하 감소, 또는 약 3% 이하 감소가 있고, 관찰된 저항(예를 들어, 시트 저항)은 실질적으로 증가가 없거나, 약 50% 이하 증가, 약 40% 이하 증가, 약 30% 이하 증가, 약 20% 이하 증가, 약 15% 이하 증가, 약 10% 이하 증가, 약 5% 이하 증가, 또는 약 3% 이하 증가가 있다. 이런 증진된 내구성은 호스트 물질의 적어도 일부분 안에 첨가제의 매립 또는 함입으로 인한 결과일 수 있으며, 이로써 첨가제는 물리적으로 또는 화학적으로 호스트 물질의 분자 사슬 또는 다른 성분에 의해서 호스트 물질 안에 보유된다. 일부 경우, 플렉싱 또는 프레싱은 전도도를 증가시키는 것으로 관찰될 수 있다.
내마모성의 관점에서 등 내구성을 측정하기 위해서 다양한 표준 시험이 사용될 수 있다. 특히 한 가지 이러한 시험은 진동모래법을 사용한 투명 플라스틱 및 코팅의 내마모성에 대한 표준 시험법 ASTM-F735-06이다. 사용될 수 있는 다른 시험은 표면 마모에 대한 투명 플라스틱의 내성에 대한 표준 시험법 ASTM D1044-08이다. 또 다른 가능한 표준 시험은 Taber 마모기에 의한 유기 코팅의 내마모성에 대한 표준 시험법 ASTM D4060-10이다. 사용될 수 있는 추가의 표준 시험은 경도 시험, 예를 들어 ASTM D3363 - 05(2011)e1 연필 시험에 의한 필름 경도에 대한 표준 시험법, ASTM E384, ASTM E10, ASTM B277-95 전기 접촉 물질의 경도에 대한 표준 시험법, 및 ASTM D2583-06 Barcol 임프레서에 의한 플라스틱의 톱니 경도에 대한 Barcol 표준 시험법을 포함한다. 이들 시험에 대한 추가적인 상세한 내용은 ASTM International of West Conshoh℃ken(펜실베니아)로부터 이용할 수 있다. 다른 표준화된 프로토콜은 이소 15184, JIS K-5600, ECCA-T4-1, BS 3900-E19, SNV 37113, SIS 184187, NCN 5350, 및 MIL C 27 227을 포함한다.
ALT 조건하에 신뢰성을 측정 및 평가하기 위해서 다른 세트의 시험이 사용될 수 있다. 일부 산업 표준은 건조 가열(예를 들어, 85℃/건조), 수분 가열(예를 들어, 60℃/90% RH, 또는 85℃/85°RH), 건조 냉각(예를 들어, -30℃/건조), 열 쇼크(예를 들어, 각 30분 동안 80℃<-->40℃ 사이클)을 포함한다. 이런 ALT 조건은 몇 시간, 며칠, 몇주, 또는 몇 개월에 걸쳐서 수행될 수 있으며, 샘플은 연장된 시간 기간 또는 사이클 수 동안 이런 조건에 노출된다. 본원에 개시된 투명 전도체의 어떤 실시형태에서, 시트 저항, 투명도 및/또는 헤이즈의 변화는 +/-50% 이내, 다른 경우 +/- 25%, 다른 경우 +/-10%, 다른 경우 +/-5%, 또는 그 이하에서 제어된다.
투명 전도체의 일부 실시형태의 다른 양태는 전기 퍼콜레이션 역치가 더 적은 양의 첨가제를 사용하여 획득될 수 있다는 것이다. 다른 식으로 말하면, 전기전도도는 적은 첨가제 물질을 사용하여 획득될 수 있으며, 이로써 첨가제 물질과 관련된 비용이 절감되고, 투명도가 증가한다. 이해되는 대로, 하나의 첨가제로부터 다른 첨가제로 전기 전하의 퍼콜레이션을 허용하기 위한 충분한 양의 첨가제가 존재할 때 전형적으로 전기 퍼콜레이션 역치에 도달하며, 이로써 첨가제의 네트워크의 적어도 일부분을 가로질러 도전성 경로가 제공된다. 일부 실시형태에서, 전기 퍼콜레이션 역치는 첨가제의 로딩 수준에 대한 저항의 로그 플롯의 기울기의 변화를 통해서 관찰될 수 있다. 일부 실시형태에서 첨가제는 "평면" 또는 "평면-유사" 피매립 영역에 대부분 국한되므로 더 적은 양의 첨가제 물질이 사용될 수 있으며, 이로써 위상학적 무질서가 크게 감소하고, 결과적으로 첨가제간(예를 들어, 나노와이어간 또는 나노튜브간) 접합부 형성 확률이 높아진다. 다시 말해서, 호스트 물질의 두께 전체적으로 분산된 것과 반대로, 첨가제가 호스트 물질의 적어도 일부분에서 얇은 피매립 영역에 국한되기 때문에 첨가제가 상호 연결되어 접합부를 형성할 확률이 상당히 증가될 수 있다. 또한, 호스트 물질 자체가 전기도전성 또는 반도전성인 실시형태에서 더 적은 양의 첨가제 물질이 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전기 퍼콜레이션 역치는 은 나노와이어와 같은 어떤 첨가제의 경우 약 0.001 μg/㎠ 내지 약 100 μg/㎠(또는 이상), 예를 들어 약 0.01 μg/㎠ 내지 약 100 μg/㎠, 약 10 μg/㎠ 내지 약 100 μg/㎠, 0.01 μg/㎠ 내지 약 0.4 μg/㎠, 약 0.5 μg/㎠ 내지 약 5 μg/㎠, 또는 약 0.8 μg/㎠ 내지 약 3 μg/㎠의 범위의 첨가제의 로딩 수준에서 획득될 수 있다. 이 로딩 수준은 치수, 물질 종류, 공간적 분산, 및 첨가제의 다른 특징들에 따라서 변화될 수 있다.
또한, 네트워크-대-벌크 전이를 달성하기 위하여 더 적은 양의 첨가제가 사용될 수 있으며(예를 들어, 피매립 영역의 두께에 의해서 증명된다), 이것은 성긴 2-차원 도전 네트워크의 유효 물질 특성을 나타내는 것으로부터 3-차원 도전 벌크 물질의 유효 특성을 나타내는 것으로 얇은 층의 전이를 표시하는 변수이다. "평면" 또는 "평면-유사" 피매립 영역에 첨가제를 국한함으로써 낮은 시트 저항이 특이적 수준의 투과율에서 획득될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 첨가제가 혼합된 별도의 코팅 또는 다른 2차 물질과 관련된 계면 결함의 감소 또는 제거로 인하여 캐리어 재조합이 감소될 수 있다.
이런 이점들을 더 자세히 설명하기 위하여, 첨가제의 네트워크는 위상학적 무질서 및 접촉 저항에 의해서 측정될 수 있다. 위상학적으로 첨가제의 임계 밀도와 첨가제-첨가제(예를 들어, 나노와이어-나노와이어, 나노튜브-나노튜브, 또는 나노튜브-나노와이어) 접합부의 임계 밀도를 지나서는 전기 전류가 소스로부터 드레인으로 쉽게 흐를 수 있다. 첨가제의 "평면" 또는 "평면-유사" 네트워크는 첨가제의 특징적인 치수(예를 들어, 나노와이어의 경우, 각 나노와이어의 직경 또는 나노와이어를 가로지른 평균 직경에 대해)의 관점으로 표시된, 감소된 두께에서 네트워크-대-벌크 전이에 도달할 수 있다. 예를 들어, 피메립 영역은 특징적인 치수의 최대 약 10배(또는 이상), 예를 들어 특징적인 치수의 최대 약 9배, 최대 약 8배, 최대 약 7배, 최대 약 6배, 최대 약 5배, 최대 약 4배, 최대 약 3배, 또는 최대 약 2배, 및 특징적인 치수의 최하 약 0.05, 약 0.1, 약 0.2, 약 0.3, 약 0.4, 또는 약 0.5배의 두께를 가질 수 있으며, 광학 투명도 및 전기전도도를 증가시키면서 장치가 더 얇아지는 것을 허용한다. 따라서, 본원에 설명된 투명 전도체는, 일부 실시형태에 따라서, d(nm의 관점에서)의 특징적인 치수를 갖는 첨가제가 그 안에 국소화되는 최대 약 nxd(nm의 관점에서)의 두께를 가진 피매립 영역을 제공하며, 여기서 n = 2, 3, 4, 5, 또는 그 이상이다.
투명 전도체의 일부 실시형태의 다른 이점은, 전기전도도의 주어진 수준에서, 투명 전도도가 더 높은 투명도를 제공할 수 있다는 것이다. 이것은 첨가제의 주어진 로딩 수준에서 첨가제-첨가제 접합부의 효과적인 형성의 측면에서, 자체가 도전성 또는 반도전성인 호스트 물질의 사용의 측면에서, 또는 둘 모두에서 적은 첨가제 물질이 전기전도도의 해당 수준을 획득하기 위하여 사용될 수 있기 때문이다. 이해되는 대로, 얇은 도전 물질(예를 들어, 필름 형태)의 투과율은 시트 저항 R□과 광학 파장의 함수로 표시될 수 있으며, 박막에 대해서는 다음의 근사 관계식으로 주어진다:
Figure pct00001
여기서 σOp 및 σDC는 각각 물질의 광학 전도도 및 DC 전도도이다. 일부 실시형태에서, 가요성 투명 기판에 표면-매립 또는 함입된 은 나노와이어 네트워크는 약 3.2 Ω/sq 또는 약 0.2 Ω/sq만큼 낮거나, 또는 심지어 더 낮은 정도의 시트 저항을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 투명 전도체는 육안 또는 광도계-칭량 투과율 T(예를 들어, 약 350nm 내지약 700nm)에 대해 최대 약 85%(또는 이상) 및 약 20 Ω/sq(또는 이하)만큼 낮은 시트 저항에 도달할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 육안 투과율의 ≥ 85%(예를 들어, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 또는 적어도 약 95%, 및 최대 약 97%, 약 98%, 또는 그 이상)에서 ≤ 10 Ω/sq의 시트 저항이 투명 전도체에서 얻어질 수 있다. 약 550nm와 같은 가시선 범위 내의 주어진 파장 또는 파장 범위에서의 투과율, 태양광-플럭스 칭량 투과율, 적외선 범위 내의 주어진 파장 또는 파장 범위에서의 투과율, 및 자외선 범위 내의 주어진 파장 또는 파장 범위에서의 투과율 등 투과율은 다른 범위의 광학 파장에 대해서 측정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 투과율은 기판(존재한다면)(예를 들어, 투과율 값은 첨가제를 포함하는 호스트 물질 아래에 있는 하부 기판으로부터의 투과율 손실을 포함하지 않을 것이다)에 대해 측정될 수 있거나, 또는 공기(예를 들어, 투과율은 하부 기판으로부터의 투과율 손실을 포함할 것이다)에 대해 측정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본원에 달리 명시되지 않는다면, 투과율 값은 기판(존재한다면)에 대해 지정되지만, 유사한 투과율 값들도(비록 다소 높은 값이지만) 공기에 대해 측정되었을 때 또한 고려된다. 또한, 투과율 또는 다른 광학적 특징은 오버코트, 예를 들어 광학적으로 투명한 접착제(존재한다면)에 대해 측정될 수 있거나(예를 들어, 투과율 값은 첨가제를 포함하는 호스트 물질을 덮은 오버코트로부터의 투과율 손실을 포함하지 않을 것이다), 또는 공기에 대해 측정될 수 있다(예를 들어, 투과율 값은 상부 오버코트로부터의 투과율 손실을 포함할 것이다)는 것이 이해될 것이다. 본원에 달리 명시되지 않는다면, 광학적 특징의 값은 상부 오버코트(존재한다면)에 대해 지정되지만, 유사한 값들도 공기에 대해 측정되었을 때 또한 고려된다. 일부 실시형태에서, 투명 전도체의 DC-대-광학 전도도 비율은 적어도 약 100, 적어도 약 115, 적어도 약 300, 적어도 약 400, 또는 적어도 약 500, 및 최대 약 600, 최대 약 800, 또는 그 이상일 수 있다.
어떤 투명 전도체는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 20 nm 내지 약 80 nm, 또는 약 25 nm 내지 약 45 nm의 범위의 평균 직경, 및 약 50 nm 내지 약 1,000 μm, 약 50 nm 내지 약 500 μm, 약 100 nm 내지 약 100 μm, 약 500 nm to 50 μm, 약 5 μm 내지 약 50 μm, 약 20 μm 내지 약 150 μm, 약 5 μm 내지 약 35 μm, 약 25 μm 내지 약 80 μm, 약 25 μm 내지 약 50 μm, 또는 약 25 μm 내지 약 40 μm의 범위의 평균 길이의 나노와이어(예를 들어, 은 나노와이어)의 첨가제를 포함할 수 있다. 피매립 영역의 상부는 호스트 물질의 상부 매립 표면의 약 0 nm 내지 약 100 μm 아래, 예를 들어 매립 표면의 약 0.0001 nm 내지 약 100 μm 아래, 매립 표면의 약 0.01 nm 내지 약 100 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 100 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 5 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 3 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 1 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 500 nm 아래에 위치될 수 있다. 호스트 물질에 매립된 또는 함입된 나노와이어는 약 0부피%에서 최대 약 90부피%, 최대 약 95부피%, 또는 최대 약 99부피%까지 매립 표면으로부터 돌출할 수 있다. 예를 들어, 나노와이어의 총 부피에 대해 매립 표면 위로 노출된 나노와이어의 부피의 관점에서, 적어도 하나의 나노와이어는 최대 약 1%, 최대 약 5%, 최대 약 20%, 최대 약 50%, 또는 최대 약 75% 또는 약 95%의 노출된 부피 퍼센트(또는 나노와이어의 집단이 평균 노출된 부피 퍼센트를 가질 수 있다)를 가질 수 있다. 85% 이상의 투과율에서(예를 들어, 육안 투과율 또는 광학 파장의 다른 범위에서 측정된 투과율), 시트 저항은 약 500 Ω/sq 이하, 약 400 Ω/sq 이하, 약 350 Ω/sq 이하, 약 300 Ω/sq 이하, 약 200 Ω/sq 이하, 약 100 Ω/sq 이하, 약 75 Ω/sq 이하, 약 50 Ω/sq 이하, 약 25 Ω/sq 이하, 약 20 Ω/sq 이하, 약 15 Ω/sq 이하, 약 10 Ω/sq 이하, 및 최하 약 1 Ω/sq 또는 약 0.1 Ω/sq 또는 그 이하일 수 있다. 90% 이상의 투과율에서, 시트 저항은 약 500 Ω/sq 이하, 약 400 Ω/sq 이하, 약 350 Ω/sq 이하, 약 300 Ω/sq 이하, 약 200 Ω/sq 이하, 약 100 Ω/sq 이하, 약 75 Ω/sq 이하, 약 50 Ω/sq 이하, 약 25 Ω/sq 이하, 약 20 Ω/sq 이하, 약 15 Ω/sq 이하, 약 10 Ω/sq 이하, 및 최하 약 1 Ω/sq 또는 그 이하일 수 있다.
어떤 투명 전도체는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 20 nm 내지 약 80 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 60 nm의 범위의 평균 외경, 및 약 50 nm 내지 약 100 μm, 약 100 nm 내지 약 100 μm, 약 500 nm to 50 μm, 약 5 μm 내지 약 50 μm, 약 5 μm 내지 약 35 μm, 약 25 μm 내지 약 80 μm, 약 25 μm 내지 약 50 μm, 또는 약 25 μm 내지 약 40 μm의 범위의 평균 길이의 나노튜브(예를 들어, NWCNT 및 SWCNT 중 어느 하나 또는 둘 다)의 첨가제를 포함할 수 있다. 피매립 영역의 상부는 호스트 물질의 상부 매립 표면의 약 0 nm 내지 약 100 μm 아래, 예를 들어 매립 표면의 약 0.01 nm 내지 약 100 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 100 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 5 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 3 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 1 μm 아래, 매립 표면의 약 0.1 nm 내지 약 500 nm 아래에 위치될 수 있다. 호스트 물질에 매립된 또는 함입된 나노튜브는 약 0부피%에서 최대 약 90부피%, 최대 약 95부피%, 또는 최대 약 99부피%까지 매립 표면으로부터 돌출할 수 있다. 예를 들어, 나노튜브의 총 부피에 대해 매립 표면 위로 노출된 나노튜브의 부피의 관점에서(예를 들어, 나노튜브의 외경에 대해 한정된다), 적어도 하나의 나노튜브는 최대 약 1%, 최대 약 5%, 최대 약 20%, 최대 약 50%, 또는 최대 약 75% 또는 약 95%의 노출된 부피 퍼센트(또는 나노튜브의 집단이 평균 노출된 부피 퍼센트를 가질 수 있다)를 가질 수 있다. 85% 이상의 투과율에서(예를 들어, 육안 투과율 또는 광학 파장의 다른 범위에서 측정된 투과율), 시트 저항은 약 500 Ω/sq 이하, 약 400 Ω/sq 이하, 약 350 Ω/sq 이하, 약 300 Ω/sq 이하, 약 200 Ω/sq 이하, 약 100 Ω/sq 이하, 약 75 Ω/sq 이하, 약 50 Ω/sq 이하, 약 25 Ω/sq 이하, 약 20 Ω/sq 이하, 약 15 Ω/sq 이하, 약 10 Ω/sq 이하, 및 최하 약 1 Ω/sq 또는 그 이하일 수 있다. 90% 이상의 투과율에서, 시트 저항은 약 500 Ω/sq 이하, 약 400 Ω/sq 이하, 약 350 Ω/sq 이하, 약 300 Ω/sq 이하, 약 200 Ω/sq 이하, 약 100 Ω/sq 이하, 약 75 Ω/sq 이하, 약 50 Ω/sq 이하, 약 25 Ω/sq 이하, 약 20 Ω/sq 이하, 약 15 Ω/sq 이하, 약 10 Ω/sq 이하, 및 최하 약 1 Ω/sq 또는 약 0.1 Ω/sq 또는 그 이하일 수 있다.
패턴화된 투명 전도체의 경우, 복수의 피매립 영역이 단일 호스트 물질을 가로질러 또는 복수의 호스트 물질을 가로질러 패턴을 따라 위치될 수 있다. 표면 매립의 성질 및 범위와 관련하여 본원에 제시된 특징 및 범위는 일반적으로 복수의 피매립 영역을 가로질러 적용할 수 있지만, 표면 매립의 특정 성질 및 범위는 전기전도도에 공간적으로 다양한 대비를 생성하기 위해서 피매립 영역을 가로질러 변화할 수 있다.
표면 매립 과정
본원에 설명된 투명 전도체는 매우 확장성 있고, 신속하며, 저비용 방식으로 수행될 수 있는 제조 방법에 따라서 형성될 수 있으며, 첨가제가 광범한 호스트 물질에 내구성 있게 포함된다. 제조 방법의 일부 실시형태는 일반적으로 다음의 두 가지 카테고리로 분류될 수 있다: (1) 첨가제가 표면-매립된 호스트 물질을 제공하기 위해서 건조 조성물에 첨가제를 표면 매립; 및 (2) 첨가제가 표면-매립된 호스트 물질을 제공하기 위해서 습윤 조성물에 첨가제를 표면 매립. 이러한 분류는 표시의 용이성을 위한 것이고, "건조" 및 "습윤"은 상대적 용어라고 불 수 있으며(예를 들어, 건성 또는 습성의 다양한 정도를 가진다), 상기 제조 방법은 완전히 "건조" 및 완전히 "습윤" 사이에 걸쳐서 연속적으로 적용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 하나의 카테고리(예를 들어, 건조 조성물)와 관련하여 설명된 과정 조건 및 물질은 다른 카테고리(예를 들어, 습윤 조성물)와 관련해서도 적용할 수 있으며, 그 반대도 가능하다. 또한, 두 카테고리의 혼성체 또는 조합이 고려되는데, 예를 들어 습윤 조성물이 건조되거나, 또는 건조 조성물로 전환되고, 이어서 첨가제가 표면-매립된 호스트 물질을 제공하기 위해서 건조 조성물에 첨가제를 표면 매립하는 경우이다. 또한, "건조" 및 "습윤"은 때로 물 함량의 수준 또는 용매 함량의 수준을 말할 수 있지만, "건조" 및 "습윤"은 또한 다른 예에서 가교도 또는 중합도와 같은 조성물의 다른 특징을 말할 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 실시형태에 따라서 건조 조성물에 첨가제를 표면 매립하는 제조 방법의 예들을 도시한 도 2a 및 도 2b를 다시 참조한다.
개략적으로 보면, 도시된 실시형태는 첨가제가 건조 조성물에 매립되도록 하는 매립 유체의 적용을 포함한다. 일반적으로, 매립 유체는 용해, 반응, 연화, 용매화, 팽윤 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 등 건조 조성물의 상태를 가역적으로 변경하는 작용을 하며, 이로써 건조 조성물에 첨가제의 매립이 용이해진다. 예를 들어, 매립 유체는 중합체를 위한 효과적인 용매로 작용하도록 특별히 조제될 수 있으며, 그러면서 매립 유체에 첨가제를 현탁하는데 도움을 주는 안정제(예를 들어, 분산제)로 변성되는 것도 또한 가능하다. 또한, 매립 유체는 용매/중합체 상호작용에 의한 문제, 예를 들어 헤이징, 크레이징 및 블러싱을 감소시키거나 제거하도록 특별히 조제될 수 있다. 매립 유체는 저비용, 휘발성 유기 화합물(VOC-무함유, VOC-제외 또는 저-VOC), 유해 공기 오염물질(HAP-무함유, 비-오존 고갈 물질(Non-ODS), 저 휘발성 및 비-휘발성, 및 저 유해 또는 비유해성이 되도록 최적화된 용매 또는 용매 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 건조 조성물은 겔 또는 반고체 형태의 세라믹 또는 세라믹 전구체를 포함할 수 있고, 이 매립 유체의 적용은 기공들을 유체로 충전하거나, 부분적으로 축합되지 않은 올리고머 또는 중합체 사슬을 신장시키거나, 또는 둘 다에 의해서 겔의 팽윤을 일으킬 수 있다. 다른 예로서, 건조 조성물은 나트륨 실리케이트 또는 다른 알칼리 금속 실리케이트와 같은 이온성 중합체 형태의 세라믹 또는 세라믹 전구체를 포함할 수 있으며, 이 매립 유체의 적용은 첨가제의 매립을 허용하기 위해서 이온성 중합체의 적어도 일부를 용해할 수 있다. 다음에, 첨가제의 매립에 이어서 연화된 또는 팽윤된 조성물 상태의 경화 또는 다른 변화가 이어지고, 그 결과 호스트 물질에 첨가제가 매립된다. 예를 들어, 연화된 또는 팽윤된 조성물은 주변 조건에 노출에 의해서, 또는 연화된 또는 팽윤된 조성물의 냉각에 의해서 경화될 수 있다. 다른 실시형태에서, 연화된 또는 팽윤된 조성물은 매립 유체(또는 존재하는 다른 액체 또는 액체상)의 적어도 일부를 증발 또는 제거하거나, 기류를 적용하거나, 진공을 적용하거나, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 경화된다. 세라믹 전구체의 경우, 경화는 세라믹 전구체가 유리 또는 다른 세라믹으로 전환되도록 매립 후에 수행될 수 있다. 경화는 특정 용도에 따라서 생략될 수 있다. 특정 세라믹 전구체(예를 들어, 실란)에 따라서, 더 많은 또는 더 적은 열이 충분히 반응된 또는 충분히 형성된 유리로 경화 또는 전환되는 다양한 정도를 달성하기 위하여 수반될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 건조 조성물(200)은 시트, 필름 또는 다른 적합한 형태로 제공될 수 있다. 건조 조성물(200)은 호스트 물질에 해당할 수 있으며, 특히 적합한 호스트 물질로서 이미 열거된 어떤 물질을 포함할 수 있다. 또한, 건조 조성물(200)은 호스트 물질 전구체에 해당할 수 있으며, 이것은 적합한 가공, 예를 들어 건조, 경화, 가교, 중합 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 호스트 물질로 전환될 수 있다는 것이 고려된다. 일부 실시형태에서, 건조 조성물(200)은 고체상뿐만 아니라 액체상을 가진 물질을 포함할 수 있거나, 또는 적어도 부분적으로 고체이거나 고체의 것과 비슷한 특성을 갖는 물질, 예를 들어 반고체, 겔 등을 포함할 수 있다. 다음에, 도 2a를 참조하면, 첨가제(202) 및 매립 유체(204)가 건조 조성물(200)에 적용된다. 첨가제(202)는 용액 또는 매립 유체(204)에 분산될 수 있고, 원스텝 매립을 통해서 건조 조성물(200)에 동시에 적용될 수 있다. 또는 달리, 첨가제(202)는 매립 유체(204)가 건조 조성물(200)을 처리하기 전에, 동안에, 또는 이후에 건조 조성물(200)에 별도로 적용될 수 있다. 첨가제(202) 및 매립 유체(204)의 별도의 적용을 포함하는 매립은 투스텝 매립이라고 할 수 있다. 이어서, 결과의 호스트 물질(206)은 호스트 물질(206)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립된 첨가제(202)의 적어도 일부를 가진다. 선택적으로, 연화된 또는 팽윤된 조성물(200)을 호스트 물질(206)로 전환하기 위해서 적합한 가공이 수행될 수 있다. 장치 조립 동안, 첨가제(202)가 매립된 호스트 물질(206)은 인접 장치 층과 적층되거나 연결될 수 있고, 또는 인접 장치 층이 형성, 적층 또는 적용되는 기판으로 사용될 수 있다.
패턴화된 투명 전도체의 경우, 도 2a에 따른 표면 매립이 건조 조성물(200)을 가로질러 일반적으로 균일하게 수행되고, 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 처리가 이어져 호스트 물질(206)을 가로질러 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분을 제공할 수 있다. 또는 달리, 또는 함께, 도 2a에 따른 표면 매립은, 예를 들어 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(202)를 적용하거나, 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 매립 유체(204)를 적용하거나, 또는 둘 다에 의해서, 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 수행될 수 있다.
도 2b는 도 2a와 유사한 과정 흐름이지만, 건조 조성물(208)이 기판(210)의 상부에 배치된 코팅 또는 층의 형태로 제공된다. 건조 조성물(208)은 호스트 물질에 해당할 수 있거나, 또는 호스트 물질 전구체에 해당할 수 있으며, 이것은 적합한 가공, 예를 들어 건조, 경화, 가교, 중합, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 호스트 물질로 전환될 수 있다. 건조 조성물(208)의 다른 특징은 도 2a를 참조하여 상기 설명된 것들과 유사할 수 있으며, 아래 반복되지 않는다. 도 2b를 참조하면, 기판(210)은 투명 또는 불투명할 수 있고, 가요성 또는 강성일 수 있고, 예를 들어 중합체, 이오노머, 코팅된 중합체(예를 들어, PMMA 하드코트를 가진 PET 필름), 에틸렌 비닐 아세테이트(또는 EVA), 고리형 올레핀 중합체(또는 COP), 고리형 올레핀 공중합체(또는 COC), 폴리비닐 부티랄(또는 PVB), 열가소성 올레핀(또는 TPO), 열가소성 폴리우레탄(또는 TPU), 폴리에틸렌(또는 PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(또는 PET), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(또는 PETG), 폴리카보네이트, 염화폴리비닐(또는 PVC), 폴리프로필렌(또는 PP), 아크릴계 중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(또는 ABS), 세라믹, 유리, 규소, 금속(예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄), 또는 이들의 임의의 조합, 뿐만 아니라 적합한 호스트 물질로서 앞에 열거된 임의의 다른 물질로 이루어질 수 있다. 기판(210)은 이후 장치 조립 동안 제거되는 임시 기판으로 사용될 수 있거나, 또는 장치의 층 또는 다른 구성요소로서 결과의 장치에 보유될 수 있다. 다음에, 첨가제(212)와 매립 유체(214)가 건조 조성물(208)에 적용된다. 첨가제(212)는 용액이거나, 또는 매립 유체(214)에 분산될 수 있고, 원-스텝 매립을 통해서 건조 조성물(208)에 동시에 적용될 수 있다. 또는 달리, 첨가제(212)는 매립 유체(214)가 건조 조성물(208)을 처리하기 전에, 동안, 또는 이후에 건조 조성물(208)에 별도로 적용될 수 있다. 상기 주지된 대로, 첨가제(212)와 매립 유체(214)의 별도의 적용을 포함하는 매립은 투-스텝 매립이라고 할 수 있다. 계속해서, 결과의 호스트 물질(216)(이것은 기판(210)의 상부에 분산된다)은 호스트 물질(216)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립된 첨가제(212)의 적어도 일부를 가진다. 선택적으로, 연화된 또는 팽윤된 조성물(208)을 호스트 물질(216)로 전환하기 위해서 적합한 가공이 수행될 수 있다. 장치 조립 동안, 첨가제(212)가 매립된 호스트 물질(216)은 인접한 장치 층에 적층되거나 연결될 수 있으며, 또는 인접한 장치 층이 위에 형성, 적층 또는 적용되는 기판으로서 작용할 수 있다.
패턴화된 투명 전도체의 경우, 도 2b에 따른 표면 매립은 일반적으로 건조 조성물(208)을 가로질러 균일하게 수행될 수 있고, 이후 호스트 물질(216)을 가로질러 고 컨덕턴스 및 저 컨덕턴스 부분을 제공하기 위하여 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 처리가 이어진다. 또는 달리, 또는 함께, 도 2b에 따른 표면 매립은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로, 예를 들어 기판(210)에 걸쳐서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 건조 조성물(208)을 배치하거나 형성하거나, 건조 조성물(208)과 기판(210) 중 어느 하나 또는 양쪽을 가로질러 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(212)를 적용하거나, 건조 조성물(208)과 기판(210)의 어느 하나 또는 양쪽을 가로질러 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 매립 유체(214)를 적용하거나, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 수행될 수 있다.
일부 실시형태에서, 첨가제는 매립 유체에 분산되거나, 또는 별도의 캐리어 유체에 분산되어 건조 조성물에 별도로 적용된다. 분산은 혼합, 밀링, 소니케이팅, 쉐이킹(예를 들어, 손목 작용 쉐이킹, 회전 쉐이킹), 볼텍싱, 진동, 유동, 첨가제 표면의 화학적 변성, 유체의 화학적 변성, 유체 점도의 증가, 유체에 분산제 또는 현탁제의 첨가, 유체에 안정화제의 첨가, 유체 극성의 변화, 유체 수소결합의 변화, 유체 pH의 변화, 또는 바람직한 분산을 달성하기 위한 첨가제의 다른 가공에 의해서 달성될 수 있다. 분산은 균일하거나 비균일할 수 있고, 안정하거나 불안정할 수 있다. 캐리어 유체는 매립 유체(예를 들어, 추가의 매립 유체)로서 작용할 수 있거나, 또는 매립 유체와 유사한 특징을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 캐리어 유체는 첨가제를 운반하거나 이송하기 위한 수송 매체로서 작용할 수 있지만, 다르게는 실질적으로 첨가제와 건조 조성물에 대해 불활성이다.
유체(예를 들어, 매립 유체 및 캐리어 유체)는 액체, 기체, 또는 초임계 유체를 포함할 수 있다. 상이한 종류의 유체의 조합이 또한 적합하다. 유체는 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체는 물, 이온성 또는 이온-함유 용액, 이온성 액체, 유기 용매(예를 들어, 극성 유기 용매; 비극성 유기 용매; 비양성자성 용매; 양성자성 용매; 극성 비양성자성 용매, 또는 극성, 양성자성 용매), 무기 용매, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 오일이 적합한 유체로 고려될 수 있다. 염, 계면활성제, 분산제, 안정제, 중합체, 단량체, 올리고머, 가교제, 중합제, 산, 염기, 또는 바인더가 또한 유체에 포함될 수 있다.
적합한 유기 용매의 예들은 2-메틸테트라히드로푸란, 클로로-탄화수소, 플루오로-탄화수소, 케톤, 파라핀, 아세트알데히드, 아세트산, 무수 아세트산, 아세톤, 아세토니트릴, 알킨, 올레핀, 아닐린, 벤젠, 벤조니트릴, 벤질알코올, 벤질에테르, 부탄올, 부탄온, 부틸 아세테이트, 부틸 에테르, 부틸 포르메이트, 부티르알데히드, 부티르산, 부티로니트릴, 이황화탄소, 사염화탄소, 클로로벤젠, 클로로부탄, 클로로포름, 고리지방족 탄화수소, 시클로헥산, 시클로헥사놀, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 시클로펜틸 메틸 에테르, 디아세톤 알코올, 디클로로에탄, 디클로로메탄, 디에틸 카보네이트, 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜, 디글라임, 디-이소프로필아민, 디메톡시에탄, 디메틸 포름아미드, 디메틸 술폭시드, 디메틸아민, 디메틸부탄, 디메틸에테르, 디메틸포름아미드, 디메틸펜탄, 디메틸술폭시드, 디옥산, 도데카플루오로-1-헤파타놀, 에탄올, 에틸 아세테이트, 에틸 에테르, 에틸 포르메이트, 에틸 프로피오네이트, 이염화에틸렌, 에틸렌 글리콜, 포름아미드, 포름산, 글리세린, 헵탄, 헥사플루오로이소프로판올(또는 HFIP), 헥사메틸포스포르아미드, 헥사메틸포스포르트리아미드, 헥산, 헥사논, 과산화수소, 차아염소산, i-부틸 아세테이트, i-부틸 알코올, i-부틸 포르메이트, i-부틸아민, i-옥탄, i- 프로필 아세테이트, i-프로필 에테르, 이소프로판올, 이소프로필아민, 케톤 퍼옥시드, 메탄올 및 염화칼슘 용액, 메탄올, 메톡시에탄올, 메틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤(또는 MEK), 메틸 포르메이트, 메틸 n-부티레이트, 메틸 n-프로필 케톤, 메틸 t-부틸 에테르, 염화메틸렌, 메틸렌, 메틸헥산, 메틸펜탄, 미네랄 오일, m-자일렌, n-부탄올, n-데칸, n-헥산, 니트로벤젠, 니트로에탄, 니트로메탄, 니트로프로판, 2-N-메틸-2-피롤리디논, n-프로판올, 옥타플루오로-1-펜타놀, 옥탄, 펜탄, 펜타논, 석유 에테르, 페놀, 프로판올, 프로피온알데히드, 프로피온산, 프로피온니트릴, 프로필 아세테이트, 프로필 에테르, 프로필 포르메이트, 프로필아민, 프로필렌 글리콜, p-자일렌, 피리딘, 피롤리딘, t-부탄올, t-부틸 알코올, t-부틸 메틸 에테르, 테트라클로로에탄, 테트라플루오로프로판올(또는 TFP), 테트라히드로푸란(또는 THF), 테트라히드로나프탈렌, 톨루엔, 트리에틸 아민, 트리플루오로아세트산, 트리플루오로에탄올(또는 TFE), 트리플루오로프로판올, 트리메틸부탄, 트리메틸헥산, 트리메틸펜탄, 발레로니트릴, 자일렌, 자일레놀, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 1 내지 10개 탄소 원자를 포함하는 알코올(즉, C1-C10 알코올, 예를 들어 C1-C6 알코올)이 적합하다고 고려될 수 있는데, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-1-프로판올, 2-메틸-2-프로판올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-2-디메틸-1-프로판올, 1-헥사놀, 뿐만 아니라 이들의 조합, 관능화된 형태, 및 물과 같은 다른 유체와 이들의 혼합물이 있다. 알코올은 1차 알코올(예를 들어, n-프로필 알코올, 이소부틸 알코올), 2차 알코올(예를 들어, 이소프로필 알코올, 시클로헥사놀), 3차 알코올(예를 들어, tert-아밀 알코올), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 적합한 알코올의 다른 예들은 1가 알코올(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 부틸 알코올, 부탄올, 펜탄올, 헥사데칸-1-올, 아밀 알코올, 세틸 알코올), 다가 알코올(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 부탄-1,2,3,4-테트라올, 에리트리톨, 펜탄-1,2,3,4,5-펜톨, 자일리톨, 헥산-1,2,3,4,5,6-헥솔, 만니톨, 소르비톨, 헵탄-1,2,3,4,5,6,7-헵톨, 볼레미톨), 불포화 지방족 알코올(예를 들어, 프로프-2-엔-1-올, 알릴 알코올, 3,7-디메틸옥타-2,6-디엔-1-올, 제라니올, 프로프-2-인-1-올, 프로파길 알코올), 지환족 알코올(예를 들어, 시클로헥산-1,2,3,4,5,6-헥솔, 이노시톨, 2-(2-프로필)-5-메틸-시클로헥산-1-올, 멘톨), 뿐만 아니라 이들의 조합, 관능화된 형태, 및 다른 유체(예를 들어, 물)와 이들의 혼합물을 포함한다.
적합한 무기 용매는, 예를 들어 물, 암모니아, 수산화나트륨, 이산화황, 염화술푸릴, 염화 불화 술푸릴, 염화 포스포릴, 삼브롬화인, 이질소사산화물, 삼염화안티몬, 오불화브롬, 불화수소, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
적합한 이온성 용매는, 예를 들어 염화콜린, 요소, 말론산, 페놀, 글리세롤, 1-알킬-3-메틸이미다졸륨, 1-알킬피리디늄, N-메틸-N-알킬피롤리디늄, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, 암모늄, 콜린, 이미다졸륨, 포스포늄, 피라졸륨, 피리디늄, 피롤리디늄, 술포늄, 1-에틸-1-메틸피페리디늄 메틸 카보네이트, 4-에틸-4-메틸모르폴리늄 메틸 카보네이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 다른 메틸이미다졸륨 용액들도 적합하다고 고려될 수 있으며, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, 1-n-부틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, 1-n-부틸-3-메틸이미다졸륨헥사플루오로 포스페이트, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 1,1,1-트리플루오로-N[(트리플루오로메틸)술포닐] 메탄술폰아미드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로 메틸술포닐)이미드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스[(트리플루오로메틸)술포닐] 아미드, 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
다른 적합한 유체는 할로겐화된 화합물, 이미드 및 아미드, 예를 들어 N-에틸-N,N-비스(1-메틸에틸)-1-헵탄아미늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 에틸헵틸-디-(1-메틸에틸)암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 에틸헵틸-디-(1-메틸에틸)암모늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 에틸 헵틸-디-(1-메틸에틸)암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 또한, 유체는 에틸헵틸-디-(1-메틸에틸)암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, N5N5N-트리부틸-1-옥탄아미늄 트리플루오로메탄 술포네이트, 트리부틸옥틸암모늄 트리플레이트, 트리부틸옥틸암모늄 트리플루오로메탄술포네이트, N,N,N-트리부틸-1-헥산아미늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 트리부틸헥실암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 트리부틸헥실암모늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 트리부틸헥실암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 트리부틸헥실암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, N,N,N-트리부틸-1-헵탄아미늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 트리부틸헵틸암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로 메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 트리부틸헵틸암모늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드; 트리부틸헵틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 트리부틸헵틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, N,N,N-트리부틸-1-옥탄아미늄 비스[(트리플루오로메틸) 술포닐]이미드, 트리부틸옥틸암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄 술폰아미드, 트리부틸옥틸암모늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 트리부틸옥틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 트리부틸옥틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 트리플루오로아세테이트, 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 비스(트리플루오로 메틸술포닐)이미드, 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐] 아미드, 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 1-부틸-1-메틸 피롤리디늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 1-부틸-1-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 1-부틸-1-메틸피롤리디늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 1-부틸-1-메틸피롤리디늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐] 이미드, 1-부틸피리디늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 1-부틸피리디늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 1-부틸피리디늄 비스[(트리플루오로메틸) 술포닐]아미드, 1-부틸피리디늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 1-부틸-3-메틸 이미다졸륨 비스(퍼플루오로에틸술포닐)이미드, 부틸트리메틸암모늄 비스(트리플루오로메틸 술포닐)이미드, 1-옥틸-3-메틸이미다졸륨 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐] 메탄술폰아미드, 1-옥틸-3 -메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 1-옥틸-3 -메틸이미다졸륨 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 1-옥틸-3-메틸이미다졸륨 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, N5N5N-트리메틸-1-헥산아미늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 헥실트리메틸암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 헥실트리메틸암모늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 헥실트리메틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 헥실트리메틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, N,N,N-트리메틸-1-헵탄아미늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 헵틸트리메틸암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 헵틸트리메틸암모늄 비스(트리플루오로 메틸술포닐)이미드, 헵틸트리메틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 헵틸트리메틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, N,N,N-트리메틸-1-옥탄아미늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 트리메틸옥틸암모늄 1,1,1-트리플루오로-N-[(트리플루오로 메틸)술포닐]메탄술폰아미드, 트리메틸옥틸암모늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 트리메틸옥틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]아미드, 트리메틸옥틸암모늄 비스[(트리플루오로메틸)술포닐]이미드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 에틸술페이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
첨가제의 표면 매립에 대한 제어는 팽윤-분산-증발-적용 단계의 적절한 균형을 통해서 달성될 수 있다. 이런 균형은, 예를 들어 용매-호스트 물질 상호작용 변수, 첨가제의 크기, 매립 유체의 반응성 및 휘발성, 충격 부가 모멘텀 또는 속도, 온도, 습도, 압력, 및 다른 요인들에 의해서 제어될 수 있다. 더 구체적으로, 표면 매립을 위한 프레싱 변수의 예들이 본 발명의 일부 실시형태에 대해 하기 열거된다:
매립 유체 선택:
기판 또는 다른 호스트 물질에 대한 용해도 변수(예를 들어, 힐데브란트 및 한센 용해도 변수)
매립 유체와 표면의 적합성(예를 들어, 유전상수, 분배계수, pKa 등의 일치 또는 비교)
공비혼합물, 혼화성
용매 확산/이동도
점도
증발(플래시 포인트, 증기압, 냉각 등)
기판 또는 다른 호스트 물질에 대한 용매 노출의 기간
분산제, 계면활성제, 안정제, 유동성 변성제
용매(VOC, VOC-제외, VOC-무함유, 수성계)
기판 또는 다른 호스트 물질:
용해도 변수(용매 제제에 대해)
결정도
가교도
분자량
표면 에너지
공중합체/복합체 물질
표면 처리
첨가제 종류:
첨가제의 농도
첨가제의 기하구조
첨가제의 표면 변성(예를 들어, 리간드, 계면활성제)
용매 제제 중에서 첨가제의 안정성
과정 작업 및 조건:
부착 종류/적용 방법(예를 들어, 분무, 인쇄, 롤링 코팅, 그라비어 코팅, 슬롯-다이 코팅, 모세관 코팅, 메니스커스 코팅, 컵 코팅, 블레이드 코팅, 에어브러싱, 침지, 딥 코팅 등)
기판 또는 다른 호스트 물질에 대한 용매 노출의 기간
습윤, 표면 장력
용매 부피
표면 (전)처리
습도
표면 (후)처리
표면에 대한 첨가제의 충돌/모멘텀/속도(예를 들어, 매립 깊이 또는 정도에 영향을 줄 수 있다)
호스트 물질과 적용장치 사이에서 용매에 적용되는 전단
후-가공 조건(예를 들어, 가열, 증발, 유체 제거, 공기-건조 등)
다른 요인들:
습윤/표면 장력
모세관 힘, 위킹
표면에 적용된 용매량
표면에 대한 용매 노출의 기간
표면 (전)처리
제제의 안정성
표면에 매립 유체의 확산: 열역학적 및 동력학적 고려사항
원치 않는 효과의 완화:
비가역적 파괴
긴 팽윤/용해도 시간
블러싱, 헤이징
균열, 크레이징
환경 조건(예를 들어, 습도)
영구 연화
습윤성/불균일한 습윤
용액 안정성
표면 조도
상기 언급된 변수들 중 일부 또는 전부는 주어진 호스트 물질에 첨가제를 매립하는 깊이 또는 범위를 조율하기 위해서 변경되거나 선택될 수 있다. 예를 들어, 호스트 물질의 표면에 깊이 매립하는 정도를 높이는 것은 호스트 물질과 상호작용하는 매립 유체의 용해력을 증가시키고, 매립 유체-기판의 한센 용해도 변수에 가깝게 일치시키고, 호스트 물질과 접촉하는 매립 유체의 노출 기간을 연장하고, 호스트 물질과 접촉하는 매립 유체의 양을 증가시키고, 시스템 온도를 상승시키고, 호스트 물질 위에 충돌하는 첨가제의 모멘텀을 증가시키고, 호스트 물질에서 매립 유체 또는 첨가제 중 어느 하나 또는 둘 다의 확산을 증가시키고, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 달성될 수 있다.
유체(예를 들어, 매립 유체 및 캐리어 유체)는 또한 염, 계면활성제, 안정제, 및 유체에 특징들의 특정한 세트를 부여하는데 유용한 다른 제제를 포함할 수 있다. 안정제는 첨가제 간 응집을 적어도 부분적으로 억제하는 능력에 기초하여 포함될 수 있다. 다른 안정제는 첨가제의 기능성을 보존하는 능력에 기초하여 선택될 수 있다. 부틸화된 히드록시톨루엔(또는 BHT)은, 예를 들어 우수한 안정제 및 항산화제로서 작용할 수 있다. 다른 제제는 유동학적 특성, 증발 속도 및 다른 특징들을 조정하기 위해서 사용될 수 있다.
유체 및 첨가제는 건조 조성물의 표면에 대해 거의 정지 상태에 있도록 적용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 적용은, 예를 들어 표면 위에 유체의 분무, 유체의 폴리 커튼을 통한 건조 조성물의 이송, 또는 유체의 풀 또는 배스를 통한 건조 조성물의 이송에 의해서 상대적 이동하에 수행된다. 유체 및 첨가제의 적용은 에어브러싱, 원자화, 네불라이징, 분무, 정전기 분무, 붓기, 롤링, 커트닝, 와이핑, 스핀 캐스팅, 드립핑, 딥핑, 페인팅, 유동, 브러싱, 침지, 패턴화(예를 들어, 스템핑, 잉크젯 인쇄, 제어된 분무, 제어된 초음파 분무 등), 유동 코팅법(예를 들어, 슬롯 다이, 모세관 코팅, 메니스커스 코팅, 메이어 로드, 블레이드 코팅, 컵 코팅, 드로우 다운 등), 인쇄, 그라비어 인쇄, 리소그래피, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄, 오프셋 인쇄, 롤 코팅, 잉크젯 인쇄, 인타글리오 인쇄, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 행해질 수 있다. 일부 실시형태에서, 첨가제는, 예를 들어 분무기에 의해서 표면 위에 분사되고, 이로써 표면과의 충돌에 의해서 매립이 용이해진다. 다른 실시형태에서, 구배는 유체, 첨가제, 또는 둘 다에 적용된다. 적합한 구배는 자기장 및 전기장을 포함한다. 이 구배는 유체, 첨가제, 또는 둘 다를 표면 위에 적용, 분산 또는 분사하기 위해서 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 구배는 매립 범위를 제어하도록 첨가제를 조정하기 위해서 사용된다. 적용된 구배는 일정하거나 가변적일 수 있다. 구배는 건조 조성물이 연화되거나 팽윤되기 전에, 건조 조성물이 연화되거나 팽윤되는 동안, 또는 건조 조성물이 연화되거나 팽윤된 후에 적용될 수 있다. 건조 조성물이 연화를 달성하기 위하여 가열될 수 있으며, 유체 및 첨가제 중 어느 하나 또는 둘 다는 매립을 촉진하기 위해서 가열될 수 있다는 것이 고려된다. 일부 실시형태에서, 첨가제의 매립은 주로 또는 단독으로 매립 유체의 적용을 통해서 달성될 수 있고, 구배 또는 외부 압력의 적용은 필요하지 않다. 일부 실시형태에서, 첨가제의 매립은 매립 유체 대신에 또는 함께 압력의 적용(예를 들어, 압력 롤러)을 통해서 달성될 수 있다.
유체 및 첨가제의 적용과 첨가제의 매립은 패턴을 제공하기 위하여 공간적으로 제어될 수 있다. 일부 실시형태에서, 공간적 제어는 물리적 마스크에 의해서 달성될 수 있으며, 이것은 적용장치와 표면 사이에 배치되어 적용된 첨가제의 구획이 표면과 접촉하는 것을 차단할 수 있으며, 그 결과 첨가제 매립의 제어된 패턴을 가져올 수 있다. 다른 실시형태에서, 공간적 제어는 포토마스크에 의해서 달성될 수 있다. 양 또는 음의 포토마스크가 광원과 포토레지스트에 해당할 수 있는 표면 사이에 배치될 수 있다. 포토마스크의 비-불투과성 부분을 통해서 전달된 빛이 포토레지스트의 노출된 부분의 용해도에 선택적으로 영향을 미칠 수 있으며, 포토레지스트의 결과의 공간적으로 제어된 가용성 영역은 첨가제의 제어된 매립을 허용할 수 있다. 다른 실시형태에서, 공간적 제어는 전기적 구배, 자기적 구배, 전자기장, 열 구배, 압력 또는 기계적 구배, 표면에너지 구배(예를 들어, 액체-고체-졸 계면, 접착-응집력, 및 모세관 효과), 인쇄, 또는 이들의 임의의 조합을 통해서 달성될 수 있다. 또한, 공간적 제어는 호스트 물질과 상이한 물질을 인쇄함으로써 달성될 수 있으며, 여기서 매립은 일어나지 않는다(또는 억제된다). 패턴화에 대한 더 상세한 내용이 아래 설명된다.
상기 주지된 대로, 첨가제는 매립 유체에 분산될 수 있고, 원스텝 매립을 통해서 매립 유체와 함께 건조 조성물에 적용될 수 있다. 첨가제는 또한 투스텝 매립을 통해서 매립 유체와는 별도로 건조 조성물에 적용될 수 있다. 후자의 시나리오에서 첨가제는, 예를 들어 캐리어 유체 중에 분산됨으로써 또는 동일한 매립 유체나 상이한 매립 유체 중에 분산됨으로써 습윤 형태로 적용될 수 있다. 또 후자의 시나리오에서, 첨가제는, 예를 들어 에어로졸화된 분말의 형태로 건조 형태로 적용될 수 있다. 또한, 첨가제는, 예를 들어 첨가제를 휘발성인 캐리어 유체, 예를 들어 메탄올, 다른 저 비등점 알코올, 또는 다른 저 비등점 유기용매 중에 분산함으로써 유사-건조 형태로 적용될 수 있으며, 이들은 건조 조성물과 충돌하기 전에 실질적으로 증발한다.
예로서, 한 실시형태는 적절한 캐리어 유체에 분산된 나노와이어 또는 다른 첨가제의 용액을 건조 조성물 위에 분무, 에어브러싱, 또는 원자화하는 것을 포함한다.
다른 예로서, 한 실시형태는 매립 유체를 건조 조성물에 분무하거나 이들을 접촉시키고, 이어서 시간 t 1 의 경과 후, 나노와이어 또는 다른 첨가제를 일시적으로 연화된 건조 조성물과 충돌하는 나노와이어의 속도의 조합이 빠르고 내구성 있는 나노와이어의 표면 매립을 허용하도록 하는 속도로 나노와이어 또는 다른 첨가제를 분무 또는 에어브러싱함으로써 건조 조성물을 전처리하는 것을 포함한다. t 1 은, 예를 들어 약 0 나노세컨드 내지 약 24 시간, 예를 들어 약 1 나노세컨드 내지 약 24 시간, 약 1 나노세컨드 내지 약 1 시간 또는 약 1 초 내지 약 1 시간의 범위일 수 있다. 2개의 분무 노즐이 동시에 또는 순차적으로 활성화될 수 있고, 하나의 노즐은 매립 유체를 분배하고, 나머지 노즐은 건조 조성물을 향해서 캐리어 유체에 분산된 원자화된 나노와이어를 속도로 분배한다. 공기 경화 또는 고온 아닐링이 선택적으로 포함될 수 있다.
다른 예로서, 한 실시형태는 건조 조성물 위에 캐리어 유체에 분산된 나노와이어 또는 다른 첨가제의 용액을 분무, 에어브러싱 또는 원자화하는 것을 포함한다. 시간 t 2 의 경과 후, 나노와이어의 효과적인 표면 매립을 허용하기 위해서 매립 유체를 적용하기 위한 두 번째 분무, 에어브러싱 또는 원자화 작업이 사용된다. t 2 은, 예를 들어 약 0 나노세컨드 내지 약 24 시간, 예를 들어 약 1 나노세컨드 내지 약 24 시간, 약 1 나노세컨드 내지 약 1 시간 또는 약 1 초 내지 약 1 시간의 범위일 수 있다. 2개의 분무 노즐이 동시에 또는 순차적으로 활성화될 수 있고, 하나의 노즐은 매립 유체를 분배하고, 나머지 노즐은 건조 조성물을 향해서 캐리어 유체에 분산된 원자화된 나노와이어를 속도로 분배한다. 공기 경화 또는 고온 아닐링이 선택적으로 포함될 수 있다.
매립 유체와 건조 조성물의 접촉 또는 노출을 위한 시간 기간은 헤이징, 크레이징, 블러싱 등과 같은 원치않는 효과를 완화하면서, 예를 들어 바람직한 매립 범위에 따라서 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 노출 시간은, 예를 들어 약 0.1 초 내지 약 24 시간, 예를 들어 약 0.5 초 내지 약 12 시간, 약 1 초 내지 약 6 시간, 약 1 초 내지 약 3시간, 약 1 초 내지 약 2 시간, 약 1 초 내지 약 1 시간, 약 1 분 내지 약 50분, 약 1 분 내지 약 40 분, 약 1 분 내지 약 30분, 또는 약 1 분 내지 약 20분의 범위일 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 습윤 조성물(218)에 첨가제(222)를 표면 매립하기 위한 제조 방법을 도시한 도 2c를 다시 주목한다. 도 2c를 참조하면, 습윤 조성물(218)이 기판(220)의 상부에 배치된 코팅 또는 층의 형태로 기판(220)에 적용된다. 습윤 조성물(218)은 호스트 물질의 용해된 형태에 상응할 수 있고, 특히 적합한 호스트 물질로서 이미 열거된 어떤 물질의 용해된 형태, 콜로이드 형태, 나노입자 형태, 졸 형태를 포함할 수 있다. 또한,
또한, 습윤 조성물(218)은 호스트 물질 전구체에 해당할 수 있으며, 이것은 건조, 경화, 가교, 중합, 소결, 하소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 적합한 가공에 의해서 호스트 물질로 전환될 수 있다. 예를 들어, 습윤 코팅 조성물(218)은 충분히 경화되지 않은 코팅 또는 층, 적합한 중합 개시제 또는 가교제를 사용해서 계속해서 경화되거나 가교될 수 있는 충분히 가교되지 않은 가교가능한 코팅 또는 층, 또는 적합한 중합 개시제 또는 가교제를 사용하여 계속해서 중합될 수 있는 단량체, 올리고머 또는 단량체와 올리고머의 조합의 코팅 또는 층일 수 있다. 또한, 습윤 조성물(218)은, 예를 들어 스크린, 역 오프셋 그라비어, 플렉소 또는 잉크젯, 인쇄 또는 다른 방법과 같은 인쇄 방법에 의해서 패턴화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 습윤 조성물(218)은 액체상뿐만 아니라 고체상을 가진 물질을 포함할 수 있거나, 또는 적어도 부분적으로 액체이거나 또는 졸, 반고체, 겔 등과 같은 액체의 것들과 비슷한 특성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 기판(220)은 투명 또는 불투명일 수 있고, 가요성 또는 강성일 수 있고, 예를 들어 중합체, 이오노머, EVA, PVB, TPO, TPU, PE, PET, PETG, PMMA, 폴리카보네이트, PVC, PP, 아크릴계 중합체, ABS, 세라믹, 유리, 규소, 금속(예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄), 또는 이들의 임의의 조합, 뿐만 아니라 적합한 호스트 물질로서 이미 열거된 어떤 다른 물질로 이루어질 수 있다. 기판(220)은 이어진 장치 조립 동안 제거되는 임시 기판으로 사용될 수 있거나, 또는 장치의 층이나 다른 구성요소로서 결과의 장치에 보유될 수 있다.
다음에, 도 2c의 좌측의 옵션에 따라서, 첨가제(222)는 건조 전에 습윤 조성물(218)에 적용되거나, 또는 그것은 습윤 조성물(218) 안에서 첨가제(222)의 매립을 허용하는 상태를 유지한다. 일부 실시형태에서, 첨가제(222)의 적용은 유동 코팅법(예를 들어, 슬롯 다이, 모세관 코팅, 메이어 로드, 컵 코팅, 드로우 다운 등)을 통해서 이루어진다. 좌측에 도시되지는 않지만, 매립 유체가 첨가제(222)의 매립을 촉진하기 위해서 습윤 조성물(218)에 동시에 또는 개별적으로 적용될 수 있다는 것이 고려된다. 일부 실시형태에서, 첨가제(222)의 매립은 매립 유체 대신에, 또는 함께 압력(예를 들어, 가압 롤러)의 적용을 통해서 달성될 수 있다. 이어서, 결과의 호스트 물질(224)은 호스트 물질(224)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립된 첨가제(222)의 적어도 일부를 가진다. 적합한 가공이 습윤 조성물(218)을 호스트 물질(224)로 전환하기 위하여 수행될 수 있다. 장치 조립 동안, 첨가제(222)가 매립된 호스트 물질(224)은 인접 장치 층에 적층되거나 연결될 수 있고, 또는 인접 장치 층이 형성, 적층 또는 적용되는 기판으로 사용될 수 있다.
도 2c의 좌측에서 첨가제(222)의 적용 및 첨가제(222)의 매립에 관한 어떤 양태는 도 2a 및 도 2b에 대해서 상기 설명된 것과 유사한 가공 조건 및 물질을 사용하여 수행될 수 있으며, 이들 양태는 아래 반복되지 않아도 된다.
도 2c의 우측의 옵션을 참조하면, 습윤 조성물(218)은 적합한 가공에 의해서, 예를 들어 적어도 부분적인 건조, 경화, 가교, 중합, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 처음에 건조 조성물(226)로 전환될 수 있다. 다음에, 첨가제(222) 및 매립 유체(228)가 건조 조성물(226)에 적용될 수 있다. 첨가제(222)는 용액이거나 또는 매립 유체(228)에 분산될 수 있으며, 원스텝 매립을 통해서 건조 조성물(226)에 동시에 적용될 수 있다. 또는 달리, 첨가제(222)는 매립 유체(228)가 건조 조성물(226)을 처리하기 전에, 동안에 또는 이후에 건조 조성물(226)에 개별적으로 적용될 수 있다. 주지된 대로, 첨가제(222)의 별도의 적용을 포함하는 매립은 투스텝 매립이라고 할 수 있다. 이어서, 결과의 호스트 물질(224)은 호스트 물질(224)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립된 첨가제(222)의 일부를 가진다. 선택적으로, 건조 조성물(226)을 호스트 물질(224)로 전환하기 위해서 적합한 가공, 예를 들어 추가의 건조, 경화, 가교, 중합 또는 이들의 임의의 조합이 수행될 수 있다. 도 2c에 도시된 제조 단계 중 어느 것 또는 전부는 첨가제(222)의 매립을 촉진하거나, 습윤 조성물(218)의 건조를 늦추거나, 또는 둘 다를 위해서 적합한 유체(예를 들어, 매립 유체 또는 다른 적합한 유체)의 증기 환경의 존재하에 수행될 수 있다.
도 2c의 우측에서 첨가제(222) 및 매립 유체(228)의 적용 및 첨가제(222)의 매립에 관한 어떤 양태는 도 2a 및 도 2b에 대해서 상기 설명된 것과 유사한 가공 조건 및 물질을 사용하여 수행될 수 있으며, 이들 양태는 아래 반복되지 않아도 된다. 특히, 적어도 어떤 양태에서, 도 2c의 우측에서 건조 조성물(226)에 첨가제(222)를 매립하기 위한 가공 조건은 도 2b의 건조 조성물(208)에 첨가제(212)를 매립할 때 사용된 것들과 상당히 병행되는 것으로 볼 수 있다.
패턴화된 투명 전도체의 경우, 도 2c에 따른 표면 매립은 일반적으로 습윤 조성물(218) 또는 건조 조성물(226)을 가로질러 균일하게 수행될 수 있으며, 이후 호스트 물질(224)을 가로질러 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분을 제공하기 위해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 처리가 이어진다. 또는 달리, 또는 함께, 도 2c에 따른 표면 매립은, 예를 들어 기판(220) 전체에 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 습윤 조성물(218)을 배치하거나 형성함으로써, 습윤 조성물(218) 및 기판(220) 중 어느 하나 또는 둘 다를 가로질러 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(222)를 적용함으로써, 건조 조성물(226) 및 기판(220) 중 어느 하나 또는 둘 다를 가로질러 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(222)를 적용함으로써, 건조 조성물(226) 및 기판(220) 중 어느 하나 또는 둘 다를 가로질러 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 매립 유체(228)를 적용함으로써, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 수행될 수 있다.
투명 전도체의 패턴화
패턴화된 투명 전도체는, 예를 들어 터치 센서, 액정 디스플레이(또는 LCD) 픽셀 전극, 및 다른 전자 장치에서 사용될 수 있다. 도전성 트레이스 사이에 충분한 전기적 고립이 전기 신호를 고립시켜 터치 감지 또는 픽셀 전환시 공간적 해상도를 달성하기 위해서 바람직하다. 투명 전도체의 충분한 투명도는 높은 디스플레이 휘도, 대비 비율, 이미지 품질 및 전력 소비 효능을 달성하는데 바람직하고, 충분한 전기전도도는 노이즈 비율, 전환 속도, 리프레시 속도, 반응 시간 및 균일도를 유지하는데 바람직하다. 전기적 패턴화가 바람직하지만 광학적으로(예를 들어, 육안으로 보이는) 관찰가능한 패턴화는 바람직하지 않은 경우, 충분한 패턴 비가시성 또는 낮은 패턴 가시성이 바람직하다. 육안으로 거의 또는 실질적으로 구분되지 않는 전기적으로 고립된 패턴이 특히 바람직하다.
일부 실시형태에 따라서, 첨가제의 전기도전성 패턴은 기판 또는 패턴화되지 않은 코팅의 선택된 부분 또는 부분들에 표면 매립될 수 있다. 예를 들어, 기판 또는 코팅 상의 인쇄는 표면 매립에 의한 투명 전도체의 패턴화를 달성할 수 있다. 첨가제 및 매립 유체 중 어느 하나 또는 둘 다의 적용을 위한 다른 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식이 사용될 수 있다. 기판 또는 코팅을 직접 패턴화하는데 유용한 기술의 예들은 스크린, 잉크젯, 에어로졸 젯, 초음파 분무, 연속 부착, 그라비어, 인타글리오, 패드, 롤, 오프셋, 미메오그래피, 및 임프린트와 같은 인쇄 방법, 및 마스크를 사용하는 것과 같은 다른 방법을 포함한다.
일부 실시형태에서, 첨가제 및 호스트 물질을 팽윤시키거나 연화시키는 매립 유체를 포함하는 매립 분산물이 호스트 물질 위에 직접 패턴으로 인쇄될 수 있다. 일부 실시형태에서, 매립 분산물은 i) 바인더 또는 필러가 실질적으로 없고, ii) 휘발성(예를 들어, 알코올) 용매(들)를 포함한다. 전기적 및 광학적 특징에 부정적인 영향을 미치는 바인더 및 필러는 생략될 수 있지만, 바인더 및 필러의 부족은 어떤 인쇄 기술의 사용을 억제할 수 있다. 필러는 침강을 감소시키고 점도를 증가시킴으로써 인쇄가 용이하도록 하기 위해서 포함될 수 있다. 어떤 필러는 전도도를 다양한 정도까지 감소시킬 수 있으며, 이것은 유익하거나(예를 들어, 컨덕턴스가 높은 부분과 광학적으로 유사해야 하는 컨덕턴스가 낮은 부분을 형성하기 위해서), 또는 전도도가 바람직한 경우에는 생략될 수 있다. 필러로 사용되었을 때 폴리메틸 메타크릴레이트(또는 PMMA, MW 약 1M)는 성능의 유의한 저해 없이 점도를 증가시키고 침강(예를 들어, 5x 더 느린 침강 속도)을 늦출 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(300)의 제조 방법을 도시한다. 도 3에 나타낸 대로, 활성 기판(302)이 제공될 수 있다. 활성은 결과의 표면 매립 첨가제가 전기도전성 네트워크를 형성하는 것과 관계없이 기판(302)이 매립 유체의 존재하에 첨가제의 표면 매립을 허용하도록 매립 유체에 의해서 충분히 영향을 받거나, 또는 충분히 민감하게 되는 것으로 이해될 것이다. "활성"은 표면 매립이 일어나지 않는(또는 억제되는) "비활성"과 대비될 수 있다. 또한, "활성" 특정 매립 유체에 상대적일 수 있으며, 이로써 기판(302)(또는 다른 호스트 물질)은 하나의 매립 유체에 대해서는 활성이지만, 다른 매립 유체에 대해서는 비활성일 수 있다.
다음에, 첨가제(304) 및 매립 유체(미도시)는, 예를 들어 인쇄 또는 다른 기술에 의해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(302)에 적용될 수 있다. 첨가제(304)는 나노와이어, 나노튜브, 또는 약 3 이상의 애스펙트비를 가진 다른 나노-크기 또는 마이크론-크기 구조의 형태에서와 같이 전기도전성 또는 반도전성일 수 있다. 첨가제(304)는 용액이거나, 또는 매립 유체에 분산될 수 있고, 원스텝 매립을 통해서 기판(302)에 동시에 적용될 수 있다. 또는 달리, 첨가제(304)는 매립 유체가 기판(302)을 처리하기 전에, 동안에 또는 이후에 기판(304)에 별도로 적용될 수 있다. 상기 주지된 대로, 첨가제(304) 및 매립 유체의 별도의 적용은 투스텝 매립이라고 할 수 있다. 투스텝 매립의 경우, 첨가제(304)는 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 적용될 수 있으며, 매립 유체는 기판(302)을 가로질러 균일하게 또는 비균일하게 적용될 수 있다. 이어서, 결과의 패턴화된 투명 전도체(300)는 기판(302)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립된 첨가제(304)의 적어도 일부를 가지며, 컨덕턴스가 높은 부분(306)을 형성하기 위해서 패턴을 따라 배치된다. 컨덕턴스가 높은 부분(306)들 사이의 틈에는 실질적으로 첨가제(304)가 없어서 컨덕턴스가 낮은 부분(308)을 형성한다. "낮은 컨덕턴스" 또는 "낮은 시트 저항"은 절대적 의미에서 절연 성질을 포함할 수 있지만, 반드시 이러한 절대적 의미를 말할 필요는 없다고 이해될 것이다. 오히려 "낮은 컨덕턴스"는 더 일반적으로 전기적 고립의 목적을 위해 충분히 절연되고 있는 부분을 말할 수 있거나, 또는 높은 시트 컨덕턴스를 가진 다른 부분에 대해 상대적인 것일 수 있다. 일부 실시형태에서, 부분(306)과 부분(308) 사이의 전기적 대비는 컨덕턴스가 낮은 부분(308)의 표면 또는 시트 저항이 컨덕턴스가 높은 부분(306)의 시트 저항의 적어도 약 2배, 예를 들어 적어도 약 5배, 적어도 약 10배, 적어도 약 20배, 적어도 약 50배, 적어도 약 100배, 적어도 약 500배, 적어도 약 1,000배, 또는 적어도 약 10,000배, 및 최대 약 100,000배, 최대 약 1,000,000배, 또는 그 이상일 수 있도록 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 낮은 부분(308)의 표면 또는 시트 저항은 적어도 약 100 Ω/sq, 예를 들어 적어도 약 200 Ω/sq, 적어도 약 500 Ω/sq, 적어도 약 1,000 Ω/sq, 적어도 약 10,000 Ω/sq, 또는 적어도 약 100,000 Ω/sq, 및 최대 약 1,000,000 Ω/sq, 최대 약 10,000,000 Ω/sq, 또는 그 이상일 수 있다.
도 3a에 제시된 것과 유사한 작업 순서가 기판(302)의 상이한 측의 표면에 수행될 수 있으며, 이로써 다중면(예를 들어, 양면) 패턴화가 얻어진다. 도 3b는 도 3a의 패턴화된 투명 전도체(300)와 유사한 패턴화된 투명 전도체(314)이지만, 기판(302)의 반대쪽 바닥 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립되고, 컨덕턴스가 높은 부분(310) 및 컨덕턴스가 낮은 부분(312)을 형성하기 위해서 패턴에 따라 배치된 첨가제(316)를 갖는 것을 도시한다. 첨가제(304 및 316)는 동일하거나 상이할 수 있다. 상부 패턴은 실질적으로 하부 패턴의 위에 놓일 수 있고, 또는 도 3b에 나타낸 대로 상부 패턴은 하부 패턴에 대해 지그재그 방식으로 오프셋 또는 배치될 수 있으며, 이로써 컨덕턴스가 높은 부분(306)은 컨덕턴스가 낮은 부분(312) 위에 놓이고, 컨덕턴스가 낮은 부분(308)은 컨덕턴스가 높은 부분(310) 위에 놓일 수 있다. 이 오프셋 배치는 상부 및 하부 패턴의 저 가시성을 달성할 수 있다. 크로스-와이즈 방식과 같은 상부 및 하부 패턴의 다른 배치도 고려된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(400)의 제조 방법을 도시한다. 도 4에 도시된 대로, 활성 또는 비활성일 수 있는 기판(402)이 제공될 수 있으며, 활성인 패턴화되지 않은 코팅(404)이 기판(402)의 상부에 적용된다. 다음에, 첨가제(406) 및 매립 유체(미도시)가, 예를 들어 인쇄 또는 다른 기술에 의해서 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 코팅(404)에 적용될 수 있다. 투스텝 매립의 경우, 첨가제(406)는 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 적용될 수 있고, 매립 유체는 코팅(404)을 가로질러 균일하게 또는 비균일하게 적용될 수 있다. 이어서, 결과의 패턴화된 투명 전도체(400)는 코팅(404)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립되고, 컨덕턴스가 높은 부분(408)을 형성하기 위해서 패턴에 따라 배치된 첨가제(406)의 적어도 일부를 가진다. 컨덕턴스가 높은 부분(408)들 사이의 틈에는 실질적으로 첨가제(406)가 없어서 컨덕턴스가 낮은 부분(410)을 형성한다. 도 4에 제시된 것과 유사한 작업 순서가 패턴화된 투명 전도체(400)의 상이한 측의 표면에 수행될 수 있으며, 이로써 다중면(예를 들어, 양면) 패턴화가 얻어진다. 도 4의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(400)의 어떤 양태는 도 3에 대해서 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다.
직접 패턴화를 위한 다른 실시형태가 고려된다. 예를 들어, 높은 컨덕턴스 부분과 낮은 컨덕턴스 부분 사이의 광학적 대비를 감소시키기 위해서, 물질이 컨덕턴스가 높은 부분에 표면 매립된 첨가제의 광학적 특징과 충분히 일치할 수 있도록 컨덕턴스가 낮은 부분에 배치되거나 포함될 수 있다. 이러한 방식에서, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분은 저 가시성 패턴화를 제공할 수 있고, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분 사이에 전기적 대비는 유지된다. 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 광학적 특징을 충분히 일치시킴으로써 이들 부분은 실질적으로 육안으로 시각적으로 구별할 수 없거나 검출할 수 없게 될 수 있다. 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 패턴화가 시각적으로 구별할 수 없게 되는 정도가, 예를 들어 정상 시력의 사람 대상(예를 들어, 어린이에서 청장년 범위)의 그룹을 가로질러 주간시 조건에서 평가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 패턴화는 그 패턴화가 사람 대상의 적어도 약 90%, 예를 들어 적어도 약 93%, 적어도 약 95%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 그 이상에 의해서 검출되지 않을 때 실질적으로 시각적으로 구별할 수 없는 것으로 간주될 수 있다.
예를 들어, 컨덕턴스가 낮은 부분은 퍼콜레이팅 네트워크를 쉽게 형성하지 않지만, 패턴화된 투명 전도체의 컨덕턴스가 높은 부분에서의 퍼콜레이팅 네트워크의 광학적 특징과 밀접히 일치하는 광학적 특징(예를 들어, 헤이즈, 투과율, 흡광도 및 반사율)을 갖는 첨가제를 포함할 수 있다. 컨덕턴스가 낮은 부분을 위한 첨가제의 예들은 비도전성 또는 저-전도도 물질로 형성된 나노입자(또는 약 3 미만의 애스펙트비를 가진 다른 회전타원체 구조), 또는 나노와이어 기하구조 때문에 또는 표면 처리 때문에 비-퍼콜레이팅 네트워크를 형성하는 나노와이어(또는 다른 신장된 구조)를 포함한다. 다른 도전성 나노와이어의 전기전도도를 감소시키거나 퇴화시키는 표면 처리의 예들은 비닐 트리에톡시실란 및 아미노프로필 트리에톡시실란과 같은 실린계 물질을 포함한다.
일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 투과율 값의 차이(예를 들어, 퍼센트로서 각각 표시되는 투과율 값 사이의 절대적 차이)는 투과율 값이 육안 또는 광도계-칭량 투과율, 가시선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위, 예를 들어 약 550nm에서 투과율, 태양광-플럭스 칭량 투과율, 적외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 투과율, 또는 자외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 투과율에 관하여 표시될 수 있는 경우 약 10% 이하, 예를 들어 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 1% 이하, 또는 0.5% 이하, 및 최하 약 0.1%, 최하 약 0.01%, 최하 약 0.001%, 또는 그 이하일 수 있다. 일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 헤이즈 값의 차이(예를 들어, 퍼센트로서 각각 표시되는 헤이즈 값 사이의 절대적 차이)는 헤이즈 값이 육안 또는 광도계-칭량 헤이즈, 가시선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위, 예를 들어 약 550nm에서 헤이즈, 태양광-플럭스 칭량 헤이즈, 적외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 헤이즈, 또는 자외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 헤이즈에 관하여 표시될 수 있는 경우 약 5% 이하, 예를 들어 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하, 또는 0.1% 이하, 및 최하 약 0.05%, 최하 약 0.01%, 최하 약 0.001%, 또는 그 이하일 수 있다. 일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 흡광도 값의 차이(예를 들어, 퍼센트로서 각각 표시되는 흡광도 값 사이의 절대적 차이)는 흡광도 값이 육안 또는 광도계-칭량 흡광도, 가시선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위, 예를 들어 약 550nm에서 흡광도, 태양광-플럭스 칭량 흡광도, 적외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 흡광도, 또는 자외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 흡광도에 관하여 표시될 수 있는 경우 약 10% 이하, 예를 들어 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 1% 이하, 또는 0.5% 이하, 및 최하 약 0.1%, 최하 약 0.01%, 최하 약 0.001%, 또는 그 이하일 수 있다. 일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 반사율 값의 차이(예를 들어, 퍼센트로서 각각 표시되는 반사율 값 사이의 절대적 차이)는 반사율 값이 육안 또는 광도계-칭량 반사율, 가시선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위, 예를 들어 약 550nm에서 반사율, 태양광-플럭스 칭량 반사율, 적외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 반사율, 또는 자외선 범위의 주어진 파장 또는 파장 범위에서 반사율에 관하여 표시될 수 있는 경우 약 10% 이하, 예를 들어 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 1% 이하, 또는 0.5% 이하, 및 최하 약 0.1%, 최하 약 0.01%, 최하 약 0.001%, 또는 그 이하일 수 있다.
예를 들어, 기판 또는 코팅에 표적화된 표면 매립 제제를 사용하여, 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 전도도가 바람직한 경우 인쇄 및 매립될 수 있고, 비도전성 필러가 전도도가 바람직하지 않은 경우 인쇄 및 매립될 수 있다. 이 매립 순서의 역전도 고려된다. 이 예에서, 필러는 비도전성을 유지하면서 나노와이어의 광학적 특징을 일치시킴으로써 도전성 나노와이어 패턴을 실질적으로 비가시성으로 만들 수 있다. 비도전성 필러 대신, 또는 함께, 적합한 코팅 물질에 벌크 포함된 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 전도도가 바람직하지 않은 경우 인쇄될 수 있다. 벌크 혼입은 감소된 전도도를 위해서 나노놔이어의 접합부 형성을 억제하고, 비도전성 벌크 포함된 나노와이어의 존재는 도전성 매립된 나노와이어의 광학적 특징과 일치할 수 있다.
다른 예로서, 기판 또는 코팅에 표적화된 표면 매립 제제를 사용하여, 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 전도도가 바람직한 경우 인쇄 및 매립될 수 있다. 매립은 허용하지만 전도도를 억제하는 다른 제제를 사용하여, 전도도가 바람직하지 않은 경우 인쇄 및 매립될 수 있다. 예를 들어, 후자의 제제는 나노와이어 사이에 접합부 형성을 파괴하는 바인더 또는 필러를 포함할 수 있거나, 또는 표면 아래에 나노와이어를 깊이 매립하는 것을 촉진함으로써 접합부 형성을 억제할 수 있다. 이 매립 순서의 역전도 고려된다. 이 예에서, 컨덕턴스가 높은 영역과 컨덕턴스가 낮은 영역 모두에서 나노와이어의 존재는 도전성 나노와이어 패턴을 실질적으로 비가시적으로 만들 수 있는데, 이것은 저 컨덕턴스 매립된 나노와이어가 비도전성을 유지하면서 고 컨덕턴스 매립된 나노와이어의 광학적 특징과 일치하기 때문이다. 일부 실시형태에서, 컨덕턴스가 낮은 부분에서 나노와이어의 로딩 수준은 컨덕턴스가 높은 부분에서 나노와이어의 로딩 수준의 적어도 약 1/20, 예를 들어 적어도 약 1/10, 적어도 약 1/5, 적어도 약 1/2, 적어도 약 6/10, 적어도 약 7/10, 적어도 약 8/10, 또는 적어도 약 9/10, 및 컨덕턴스가 높은 부분에서 로딩 수준까지 또는 그것을 다소 초과할 수 있다.
다른 예로서, 기판 또는 코팅에 표적화된 표면 매립 제제를 사용하여, 비-도전성 필러가 실질적으로 균일하게 코팅 및 매립될 수 있고, 다음에 상이하거나 동일한 표면 매립 제제를 사용하여, 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 전도도가 바람직한 부분에 인쇄 및 매립될 수 있다. 이 매립 순서의 역전도 고려된다. 여기서, 결과의 도전성 나노와이어 패턴은 어느 정도 가시성을 유지할 수 있으며, 패턴 사이의 틈이나 패턴 내의 간극에 비-도전성 필러의 존재는 부분들 사이의 큰 단계적 광학 전이를 피함으로써 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분 사이에 광학적 대비를 감소시킬 수 있다. 광학적 대비에 있어서 추가의 개선은, 예를 들어 수평 또는 횡측 구배 프로파일에 따라서 단계적 전이로부터 떨어져 광학적 전이를 평활화함으로써 달성될 수 있다.
다른 예로서, 기판 또는 코팅에 표적화된 표면 매립 제제를 사용하여, 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 퍼콜레이션 역치 이하의 로딩 수준에서 실질적으로 균일하게 코팅 및 매립될 수 있다. 다음에, 상이하거나 동일한 표면 매립 제제를 사용하여, 추가의 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 전도도가 바람직한 부분에 인쇄 및 매립되어 이들 부분에서 퍼콜레이션 역치 이상의 나노와이어의 조합된 로딩 수준을 제공할 수 있다. 이 매립 순서의 역전도 고려된다. 여기서, 결과의 도전성 나노와이어 패턴은 어느 정도 가시성을 유지할 수 있으며, 패턴 사이의 틈이나 패턴 내의 간극에 나노와이어의 존재는 부분들 사이의 큰 단계적 광학 전이를 피함으로써 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분 사이에 광학적 대비를 감소시킬 수 있다. 광학적 대비에 있어서 추가의 개선은, 예를 들어 수평 또는 횡측 구배 프로파일에 따라서 단계적 전이로부터 떨어져 광학적 전이를 평활화함으로써 달성될 수 있다.
다른 예로서, 기판 또는 코팅에 매립을 허용하지만 전도도를 억제하는 제제를 사용하여, 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 퍼콜레이션 역치 아래의 로딩 수준에서 실질적으로 균일하게 코팅 및 매립될 수 있다. 다음에, 기판 또는 코팅에 표적화된 표면 매립 제제를 사용하여, 나노와이어(또는 다른 도전성 또는 반도전성 첨가제)가 전도도가 바람직한 부분에 인쇄 및 매립될 수 있고, 이로써 이들 부분에서 퍼콜레이션 역치 이상의 나노와이어의 조합된 로딩 수준이 제공된다. 이 매립 순서의 역전도 고려된다. 여기서, 결과의 도전성 나노와이어 패턴은 어느 정도 가시성을 유지할 수 있으며, 패턴 사이의 틈이나 패턴 내의 간극에 나노와이어의 존재는 부분들 사이의 큰 단계적 광학 전이를 피함으로써 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분 사이에 광학적 대비를 감소시킬 수 있다. 광학적 대비에 있어서 추가의 개선은, 예를 들어 수평 또는 횡측 구배 프로파일에 따라서 단계적 전이로부터 떨어져 광학적 전이를 평활화함으로써 달성될 수 있다.
추가의 예로서, 인쇄 대신에, 물리적 마스크, 패턴화된 포토레지스트 층, 또는 다른 종류의 마스크가 기판 또는 코팅의 표면에 인접 배치될 수 있다. 마스크는 다른 부분은 피복되지 않은 채로 남기면서 표면의 선택된 부분 또는 부분들을 피복하는 패턴을 가진다. 첨가제를 포함하는 분산물 및 표면을 팽윤시키거나 연화시키는 매립 용매가 피복된 부분 및 피복되지 않은 부분 위에 적용된다. 첨가제는 컨덕턴스가 높은 부분을 형성하기 위하여 마스크되지 않고 남은 부분에 매립되고, 첨가제는 마스크에 의해서 피복된 부분에는 매립되지 않으며(또는 매립이 억제된다), 이로써 낮은 컨덕턴스의 후자의 부분이 남게 된다. 마스크는 하부 표면에, 예를 들어 접착제에 의해서 접합될 수 있으며, 이로써 매립 분산물이 마스크 밑으로 침투하는 것이 억제된다. 물리적 마스크는 또한 상기 언급된 목적을 위하여 표면 위에 압력하에 적용될 수 있다. 마스크는 평평할 수 있고, 또는 롤러의 형태일 수 있다.
일부 실시형태에 따라서, 투명 전도체의 패턴화는 호스트 물질에 첨가제의 인쇄 또는 첨가제의 다른 공간적으로 선택적인 적용에 의존하지 않고 수행될 수 있다. 상기 주지된 대로, 어떤 인쇄 기술에서 사용된 바인더 및 필러는 때로, 예를 들어 퍼콜레이팅 네트워크의 형성을 억제함으로써 결과의 매립된 첨가제의 전기 및 광학적 특징에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 유리하게, 일부 실시형태는 호스트 물질에 첨가제의 실질적으로 균일한 적용을 통해서 패턴화를 달성할 수 있으며, 이로써 어떤 인쇄 기술에서 사용된 바인더 및 필러로부터 첨가제의 적용이 분리된다.
일부 실시형태에서, 투명 전도체의 패턴화는 전기전도도가 바람직하지 않은 부분 또는 부분들에 대해 퍼콜레이션을 억제하기 위하여 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 처리를 적용함으로써 수행될 수 있다. 퍼콜레이션의 물리적 억제에서, 컨덕턴스가 낮은 부분에 매립된 첨가제는 퍼콜레이팅 네트워크를 형성하기 위한 서로와의 효과적인 접촉을 억제하기 위해서 물리적으로 또는 다른 식으로 처리되며, 컨덕턴스가 높은 부분에 매립된 첨가제는 서로 접촉할 수 있어서 컨덕턴스가 높은 부분에서 퍼콜레이팅 네트워크가 얻어진다. 퍼콜레이션의 물리적 억제는 첨가제들 사이에 물리적으로 퇴화한 접합부, 예를 들어 부분적 또는 완전한 제거를 통해서 물리적으로 퇴화한 첨가제 자체, 또는 이들 둘 다를 수반할 수 있으며, 이것은 삭마 과정, 예를 들어 레이저 연마, 코로나 아크 방전, 밀링, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 달성될 수 있다. 퍼콜레이션의 화학적 억제에서, 컨덕턴스가 낮은 부분에 매립된 첨가제는 네트워크에서 상이한 첨가제들을 가로질러 전자 전도를 억제하거나 비활성화하기 위해서 화학제제에 노출되거나 또는 다른 식으로 화학적으로 처리된다. 퍼콜레이션의 화학적 억제는 첨가제들 사이에 화학적으로 퇴화한 접합부, 예를 들어 첨가제의 용해 또는 더 높은 저항력을 가진 구조로 첨가제의 전환에 의한 화학적으로 퇴화한 첨가제 자체, 또는 이들 둘 다를 수반할 수 있으며, 이것은 삭마 과정, 예를 들어 산화 또는 황화에 의해서, 접합부를 가로지른 전자 전도를 억제하기 위한 첨가제들 사이에 절연 분자 리간드의 도입에 의해서, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 달성될 수 있다. 퍼콜레이션의 "물리적" 및 "화학적" 억제의 분류는 표시의 용이성을 위한 것이고, 어떤 처리는 전기전도도의 물리적 및 화학적 퇴화의 조합을 통해서 퍼콜레이션을 억제할 수 있다.
일부 실시형태에서, 매립된 첨가제는 선택적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 레이저가 첨가제가 매립된 표면 전체에 레스터될 수 있고, 이로써 첨가제가 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 마모되어 없어져 컨덕턴스가 낮은 부분 또는 부분들이 형성된다. 마모는 부분적 또는 전체적일 수 있다. 예를 들어, 첨가제를 포함하는 분산액 및 매립 용매는 기판 또는 코팅의 표면 전체에 실질적으로 균일하게 적용될 수 있으며, 이로써 표면에 첨가제를 매립하기 위해서 표면이 팽윤되거나 연화된다. 첨가제가 패턴화되지 않은 채로 매립된 표면의 선택된 부분 또는 부분들은 컨덕턴스가 높은 부분 및 낮은 부분의 패턴을 형성하기 위하여 마모될 수 있다. 패턴의 저 가시성 또는 비가시성이 바람직한 용도에서, 부분적 레이저 마모가 수행될 수 있으며, 이로써 광학적 대비가 감소된 물질을 전기적으로 패턴화할 수 있다. 유리하게, 첨가제는 이들이 컨덕턴스가 낮은 부분에 전기적으로 고립될 수 있도록 충분히 마모될 수 있지만, 결과의 패턴은 거의 또는 실질적으로 분리 불가능하거나 또는 검출 불가능하다.
일부 실시형태에서, 패턴화된 투명 전도체는, 예를 들어 마스크를 통해서 또는 인쇄에 의해서 에천트의 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 적용을 통해서 형성될 수 있다. 에칭은 부분적 또는 전체적일 수 있다. 예를 들어, 패턴화되지 않은 투명 전도체는 기판 또는 코팅의 표면에 나노와이어를 매립함으로써 형성될 수 있다. 표면의 선택된 부분이 마스크될 수 있고, 결과의 마스크된 표면이 선택적 화학적 에칭되어 마스크되지 않은 부분으로부터 첨가제를 제거하여 컨덕턴스가 낮은 부분을 형성할 수 있다. 표면의 마스크된 부분은 마스크에 의해서 에칭으로부터 보호되고 도전성을 유지한다. 패턴의 저 가시성 또는 비가시성이 바람직한 용도에서, 에천트는 에칭된 부분에서 첨가제의 전기전도도를 퇴화시키거나 감소시키는 효과를 가질 수 있지만, 에칭된 부분은 상당히 또는 실질적으로 육안으로 봤을 때 광학적으로 불변인 채로 남는다. 이런 효과는, 예를 들어 첨가제를 부분적으로 퇴화시킴으로서, 첨가제 사이의 접합부를 파괴함으로써, 또는 둘 다에 의해서 얻어질 수 있다. 헹굼 작업이 에천트를 제거하기 위하여 사용되지만, 또한 헹굼 동안 에천트를 중화하기 위해서도 사용될 수 있으며, 이로써 에칭되지 않고 유지되도록 의도된 표면 부분이 손상되지 않게 된다.
에천트는 산, 염기 또는 거의 중성 용액(예를 들어, 약 5.5 내지 약 8.5 또는 약 5.5 내지 약 7의 범위의 pH는 약산 및 약염기를 포함한다)일 수 있고, 액체 상태, 기체 상태, 또는 둘 다일 수 있다. 에천트의 예들은 옥시던트를 포함하며, 이것은 레독시 화학 반응에서 다른 반응물로부터 전자를 제거하는 다양한 물질을 말할 수 있다. 은 나노와이어 또는 다른 종류의 도전성 또는 반도전성 첨가제의 경우, 은(또는 첨가제를 형성하는 다른 물질)과 반응하는 다양한 옥시던트, 예를 들어 산소, 오존, 과산화수소, 무기 과산화물, 폴리에테르 옥시드, 차아염소산염, 하이포할라이트 화합물 등이 사용될 수 있다. 과산화수소의 경우, 은-함유 첨가제의 화학적 에칭은 다음의 반응식에 따라서 진행할 수 있다: 2Ag + H2O2 -> Ag2O + H2O. 인쇄의 경우, 인쇄가능한 에천트(예를 들어, 스크린-인쇄가능한 에천트)는 수계(즉, 수성)일 수 있고, (1) 점도증진제 또는 인쇄보조제, (2) 계면활성제 또는 습윤제, 및 (3) 거품방지제 또는 기포방지제 중 하나 이상과 함께 과산화수소(또는 다른 옥시던트 또는 옥시던트의 조합)에 기초하여 조제될 수 있다. 과산화수소와 물은 모두 표면 장력이 높은 액체이므로 이 제제는 소수성 표면 위에 균일한 인쇄를 허용하도록 설계될 수 있으며, 이것은 표면의 선택된 부분에 걸쳐서 전기전도도의 균일한 퇴화를 허용한다. 화학적 에칭은, 예를 들어 에천트의 제제를 조정하거나(예를 들어, 산도 또는 옥시던트 종류), 적용 조건을 조정하거나(예를 들어, 에천트에 대한 노출 기간), 또는 둘 다에 의해서 부분적 또는 전체적일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(500)의 제조 방법을 도시한다. 도 5에 나타낸 대로, 활성 기판(502)이 제공된다. 다음에, 첨가제(504) 및 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(502)에 적용될 수 있고, 그 결과 첨가제(504)가 기판(502)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립되게 된다. 다음에, 에천트(506)가, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(504)가 표면 매립된 기판(502)에 적용될 수 있다. 이 실시형태에서, 에천트(506)는 에천트(506)에 노출된 부분 전체에서 첨가제(504)를 상당히 또는 실질적으로 제거하도록 적용되며, 이로써 컨덕턴스가 낮은 부분(510)이 형성된다. 에천트(506)에 노출되지 않은 부분은 도전성을 유지해서 컨덕턴스가 높은 부분(508)을 형성한다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 어떤 잔류한 에천트(506)를 제거하기 위해서 수행될 수 있다. 에칭 대신에, 또는 함께, 레이저 연마, 코로나 아크 방전, 밀링 또는 이들의 조합과 같은 다른 삭마 과정이 사용될 수 있다. 도 5의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(500)의 다른 양태는 도 3 내지 도 4에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(600)의 제조 방법을 도시한다. 도 6에 나타낸 대로, 기판(602)이 제공될 수 있으며, 여기서 기판(602)은 활성 또는 비활성일 수 있고, 활성인 패턴화되지 않은 코팅(604)이 기판(602) 상부에 적용된다. 다음에, 첨가제(606) 및 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 코팅(604)에 적용될 수 있고, 그 결과 첨가제(606)가 코팅(604)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립되게 된다. 다음에, 에천트(608)가, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(606)가 표면 매립된 코팅(604)에 적용될 수 있다. 이 실시형태에서, 에천트(608)는 에천트(608)에 노출된 부분 전체에서 첨가제(606)를 상당히 또는 실질적으로 제거하도록 적용되며, 이로써 컨덕턴스가 낮은 부분(612)이 형성된다. 에천트(608)에 노출되지 않은 부분은 도전성을 유지해서 컨덕턴스가 높은 부분(610)을 형성한다. 에칭 대신에, 또는 함께, 레이저 연마, 코로나 아크 방전, 밀링 또는 이들의 조합과 같은 다른 삭마 과정이 사용될 수 있다. 도 6의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(600)의 다른 양태는 도 3 내지 도 5에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(700)의 제조 방법을 도시한다. 도 7에 나타낸 대로, 비활성 기판(702)이 제공될 수 있다. 다음에, 첨가제(704) 및 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(702)에 적용될 수 있고, 그 결과 첨가제(704)가 기판(702)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립되게 된다. 다음에, 에천트(706)가, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(704)가 표면 매립된 기판(702)에 적용될 수 있다. 저 가시성 패턴화를 얻기 위해서, 에천트(706)는 에천트(706)에 노출된 부분 전체에서 첨가제(704)를 부분적으로 제거하거나 또는 퇴화시키도록 적용되며, 이로써 컨덕턴스가 낮은 부분(710)이 형성된다. 예를 들어, 컨덕턴스가 낮은 부분(710)에서 첨가제(704)는 이들이 컨덕턴스가 낮은 부분(710)에 전기적으로 고립되도록 충분히 에칭될 수 있으며, 이들 부분(710)으로부터 첨가제(704)가 완전히 에칭되는 것은 아니다. 에천트(706)에 노출되지 않은 기판(702)을 따른 부분은 도전성을 유지해서 컨덕턴스가 높은 부분(708)을 형성한다. 에칭 대신에, 또는 함께, 레이저 연마, 코로나 아크 방전, 밀링 또는 이들의 조합과 같은 다른 삭마 과정이 사용될 수 있다. 도 7의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(700)의 다른 양태는 도 3 내지 도 6에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(800)의 제조 방법을 도시한다. 도 8에 나타낸 대로, 비활성 기판(802)이 제공될 수 있으며, 기판(802)은 또한 다른 실시형태에서는 활성일 수 있고, 활성인 패턴화되지 않은 코팅(804)이 기판(802) 상부에 적용된다. 다음에, 첨가제(806) 및 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 코팅(804)에 적용될 수 있고, 그 결과 첨가제(806)가 코팅(804)의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립되게 된다. 다음에, 에천트(808)가, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 첨가제(806)가 표면 매립된 코팅(804)에 적용될 수 있다. 저 가시성 패턴화를 얻기 위해서, 에천트(808)는 에천트(808)에 노출된 부분 전체에서 첨가제(806)를 부분적으로 제거하거나 또는 퇴화시키도록 적용되며, 이로써 컨덕턴스가 낮은 부분(812)이 형성된다. 예를 들어, 컨덕턴스가 낮은 부분(812)에서 첨가제(806)는 이들이 컨덕턴스가 낮은 부분(812)에 전기적으로 고립되도록 충분히 에칭될 수 있으며, 이들 부분(812)으로부터 첨가제(806)가 완전히 에칭되는 것은 아니다. 에천트(808)에 노출되지 않은 코팅(804)을 따른 부분은 도전성을 유지해서 컨덕턴스가 높은 부분(810)을 형성한다. 에칭 대신에, 또는 함께, 레이저 연마, 코로나 아크 방전, 밀링 또는 이들의 조합과 같은 다른 삭마 과정이 사용될 수 있다. 도 8의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(800)의 다른 양태는 도 3 내지 도 7에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다.
일부 실시형태에 따라서, 투명 전도체의 패턴화는 투명 전도체를 따라 수평 또는 횡측 연장된 방향을 가로질러 매립 깊이 오프셋을 실시함으로써 수행될 수 있으며, 이로써 투명 전도체를 따라 상이한 부분들이 다양한 범위로 표면 매립된 도전성 또는 반도전성 첨가제를 포함하게 된다. 전형적으로, 첨가제가 비도전성 호스트 물질에 의해서 봉입되고 피복되도록 표면 밑에 깊게 매립하는 것은 첨가제의 네트워크를 가로질러 전기전도도를 억제할 수 있고, 표면에 부분적으로 매립하는 것은 네트워크 퍼콜레이션 및 전기전도도를 증진시킬 수 있다. 또한, 표면 부착된 첨가제의 경우와 같이 거의 또는 전혀 매립하지 않는 것은 접합부 형성을 억제하여 감소된 전기전도도를 가져올 수 있다. 투명 전도체를 가로질러 공간적으로 가변적인 또는 선택적인 방식으로 매립 깊이를 조정하거나 조율함으로써, 컨덕턴스가 낮은 부분이 표면에 깊게 매립되거나 표면에 잔류한 첨가제에 의해서 형성될 수 있고, 컨덕턴스가 높은 부분은 첨가제가 표면에 부분적으로 매립된 경우 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 기판 또는 코팅은 어떤 부분을 표면 매립에 더욱 또는 덜 민감하게 하기 위하여 공간적으로 가변적인 또는 선택적인 방식으로 전환될 수 있다. 표면 매립시 매립 깊이 오프셋은 기판 또는 코팅을 가로질러 얻어지며, 이로써 전기도전성 또는 반도전성 첨가제가 퍼콜레이트되고, 일부 부분에는 전류를 보유하지만 다른 부분에는 전류를 보유하지 않을 수 있다. 일반적으로, 전환 과정은 전자기선(예를 들어, UV, 마이크로파선, 또는 레이저선), 전기장, 오존, 플레임 처리, 화학 라디칼, 기체, 플라즈마 처리, 플라즈마 분무, 플라즈마 산화, 화학적 환원(예를 들어, 화학적 환원 분위기), 화학적 산화(예를 들어, 화학적 산화 분위기), 증기, 화학 전구체, 산, 염기, 가교제, 에천트, 또는 이들의 임의의 조합의 공간적으로 선택적인 적용을 포함할 수 있다. 첨가제는 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분 모두에 실질적으로 동일한 또는 유사한 로딩 수준(매립 깊이는 상이하지만)으로 존재할 수 있기 때문에, 컨덕턴스가 높은 부분은 컨덕턴스가 낮은 부분으로부터 거의 또는 실질적으로 구분될 수 없다. 예를 들어, 매립 용매, 코로나 처리, UV 오존 처리, 또는 물질의 부착은 이들 부분을 매립에 더 민감하게 하기 위해서 기판 또는 코팅의 어떤 부분에 대해 수행될 수 있으며, 이로써 이들 부분에 있는 첨가제가 퍼콜레이션 네트워크를 형성하지 않도록 하는 큰 매립 범위를 촉진한다.
첨가제 네트워크의 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분의 공간적 패턴화는 물리적 마스크, 포토마스크, 스텐실 등의 사용을 포함할 수 있으며, 이들은 전환 공급원의 앞에, 기판 또는 코팅 앞에, 기판 또는 코팅과 접촉하여, 또는 전환 공급원에 반대로 기판 또는 코팅의 역 측면에 위치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 기판 또는 코팅의 전환은 첨가제의 부착 전에 일어날 수 있다. 이러한 실시형태에서, 기판 또는 코팅의 선택된 공간적 부분은 매립도를 제어하거나, 또는 첨가제 네트워크의 형태를 제어하기 위해서 전환될 수 있으며, 이로써 전환된 부분은 전자 전도를 허용하고, 처리되지 않은 부분은 전자 전도를 허용하지 않는다(또는 낮은 정도의 전도를 허용한다). 또는 달리, 기판 또는 코팅의 선택된 부분은 매립도 또는 첨가제 네트워크의 형태를 공간적으로 제어하기 위해서 전환될 수 있으며, 이로써 전환된 부분은 전자 전도를 허용하지 않고(또는 낮은 정도의 전도를 허용한다), 처리되지 않은 부분은 전자 전도를 허용한다.
다른 실시형태에서, 기판 또는 코팅의 전환이 첨가제의 부착 후 일어날 수 있다. 이러한 실시형태에서, 첨가제는 기판 또는 코팅 전체에 실질적으로 균일한 방식으로 표면 부착될 수 있다. 다음에, 표면 매립이 전도도를 원하는 부분에 걸쳐서 매립 유체를 인쇄함으로써 수행될 수 있다. 이 매립 유체는 첨가제들 사이의 접촉 및 퍼콜레이션을 허용하는 첨가제의 매립을 촉진한다. 또는 달리, 또는 함께, 표면 매립은 전도도를 원하지 않는 부분에 걸쳐서 매립 유체를 인쇄함으로써 수행될 수 있다. 이 매립 유체는, 예를 들어 표면 밑에 첨가제의 과매립에 의해서, 절연 물질에 의한 개별 첨가제의 오버 코팅에 의해서, 또는 둘 다에 의해서 첨가제들 사이의 접촉 및 퍼콜레이션을 억제하는 첨가제의 매립을 촉진한다. 다른 옵션은 기판 또는 코팅 전체에 실질적으로 균일하게 첨가제를 표면 부착하고, 이어서 전도도가 바람직한 선택된 부분을 전환하는 것을 포함한다. 전환 자체가 전도도를 부여할 수 있거나, 또는 매립 유체 처리(예를 들어, 액체 또는 증기) 또는 열 처리가 이어질 수 있다. 또 다른 옵션은 기판 또는 코팅 전체에 실질적으로 균일하게 첨가제를 표면 부착하고, 이어서 전도도가 바람직하지 않은 선택된 부분을 전환하는 것을 포함한다. 전환은 전도도를 스스로 퇴화하거나 또는 감소시키거나, 또는 이러한 목적을 위한 다른 적합한 처리가 이어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 호스트 물질(912)의 매립 표면(S)에 다양한 깊이로 매립된 첨가제(902)를 포함하는 패턴화된 투명 전도체(900)의 단면을 도시한다. 첨가제(902)는 하나의 부분(910)에서는 표면 도전성이고, 매립 표면(S)에 부분적으로 매립되며, 매립 표면(S)에 부분적으로 노출된다. 첨가제(902)는 인접 부분(911)에서는 표면(S) 밑에 더 깊이 매립되고, 비도전성이 된다. 도 9에 나타낸 대로, 컨덕턴스가 높은 부분(910)에서 첨가제(902)는 호스트 물질(912)의 피매립 영역(920) 안에 국소화되며, 피매립 영역(920)은 상대적으로 얇고 매립 표면(S)에 인접한다. 컨덕턴스가 낮은 부분(911)에서 첨가제(902)는 호스트 물질(912)의 피매립 영역(922) 안에 국소화되며, 피매립 영역(922)은 상대적으로 두껍고, 매립 표면(S) 아래에 이격되어 있다. 피매립 영역(922)의 두께는 피매립 영역(920)의 두께의 적어도 약 1.1배, 예를 들어 적어도 약 1.2배, 적어도 약 1.5배, 적어도 약 2배, 적어도 약 2.5배, 적어도 약 3배, 및 최대 약 5배, 최대 약 10배 또는 그 이상일 수 있다. 컨덕턴스가 높은 부분(910)에서 첨가제(902)의 표면 커버리지는 적어도 약 25%, 예를 들어 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 또는 적어도 약 75%, 및 최대 약 90%, 최대 약 95%, 또는 최대 약 100%일 수 있고, 컨덕턴스가 낮은 부분(911)에서 첨가제(902)의 표면 커버리지는 25% 이하, 예를 들어 최대 약 20%, 최대 약 15%, 최대 약 10%, 최대 약 5%, 또는 최대 약 3%, 및 최하 약 2%, 최하 약 1%, 또는 최하 약 0%일 수 있다. 도 9는 매립 깊이 오프셋을 도시하지만, 컨덕턴스가 높은 부분(910)과 낮은 부분(911)에서 첨가제(902)는 매립 표면(2)에 대해 동일한 또는 유사한 깊이로 매립될 수 있으며, 상기 설명된 대로 퍼콜레이션의 화학적 억제 또는 다른 억제에 종속될 수 있다는 것이 또한 고려된다.
다양한 기술이 매립 깊이 오프셋을 통해서 투명 전도체를 형성하는데 사용될 수 있다. 도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 코로나 처리를 이용한 롤-투-롤 기술을 도시한다. 도 10에서, 롤-투-롤 코로나 처리 장치(1000)는 코로나 전극(1001)을 포함하고, 이것은 고 전압 발생기(미도시)에 연결될 수 있다. 코로나 전극(1001)은 필름 웹(1003)을 이송하는 롤러로서 작용하는 그라운드 전극(1004)과 이격된 관계로 장착된다. 커패시턴스는 코로나 전극(1001)과 그라운드 전극(1004) 사이에 유도된다. 스텐실 또는 마스크(1002)는 두 전극(1001 및 1004) 사이에 위치되어 전극(1001 및 1004) 사이에 유도된 코로나 또는 플라즈마로부터의 고 전압 아크 방전으로 웹(1003)의 표면의 선택적 코로나 처리를 허용한다. 스텐실 패턴은 필름 웹(1003)의 길이방향 방향, 횡단방향 방향, 또는 어떤 다른 기하구조에 따른 어떤 임의의 패턴일 수 있다. 스텐실(1002)은 코로나 전극(1001)과 필름 웹(1003) 사이에서 다양한 거리에 위치될 수 있으며, 그 사이에는 공기나 다른 유전 물질이 존재한다. 스텐실(1002)은 코로나 처리가 바람직하지 않은 어떤 부분을 효과적으로 마스크할 수 있는 어떤 적합한 물질로 형성될 수 있다. 오존, 옥시던트, 또는 다른 화학 제제가 또한 표면 처리를 용이하게 하고자 도입될 수 있다. 스텐실(1002)은 이동형 또는 정지형일 수 있다. 매립 깊이 오프셋 대신에, 또는 함께, 롤-투-롤 코로나 처리 장치(1000)가 퍼콜레이션의 물리적 또는 화학적 억제를 통하여 패턴화를 얻기 위해서 사용될 수 있다.
도 11은 도 10에 나타낸 것과 유사한 롤-투-롤 기술을 도시하며, 여기서 스텐실 또는 마스크(1105)는 코로나 전극(1001)을 수용하는 롤러의 형태이거나, 또는 코로나 전극(1001)과 필름 웹(1003)의 표면 사이에 배치된다. 도 12에 도시된 다른 실시형태에서, 스텐실 또는 마스크(1206)는 필름 웹(1003) 뒤에 필름 웹(1003)과 그라운드 전극(1004) 사이에 위치된다. 이 실시형태에서, 스텐실(1206)은 코로나 아크 방전을 유인하기 위하여 전기도전성 물질로 형성될 수 있다. 코로나 아크 방전은 아래 롤러 상의 패턴화된 전도체 바로 위의 필름 웹(1003)의 부분을 선택적으로 처리할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1300)의 제조 방법을 예시한다. 도 13에 나타낸 대로, 활성 기판(1302)이 제공될 수 있다. 다음에, 과활성 유도제(1304)가 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(1302)에 적용될 수 있다. "과활성 유도"는, 예를 들어 기판(1302)의 표면 밑의 과매립에 의해서, 접합부 형성 및 전기 퍼콜레이션을 억제하는 매립 범위에 기판(1302)을 민감하게 하거나 영향을 미치는 것으로 이해된다. 예를 들어, 기판(1302)으로서 폴리카보네이트 필름 또는 시트의 경우, 과활성 유도제(1304)는 시클로헥사논 또는 기판(1302)에 대해서 높은 용해력을 갖는 다른 매립 유체를 포함할 수 있다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 어떤 잔류한 과활성 유도제(1304)를 제거하기 위해서 수행될 수 있다. 다음에, 첨가제(1306)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(1302)에 적용될 수 있으며, 그 결과 첨가제(1306)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1308) 및 첨가제(1306)가 과매립된 컨덕턴스가 낮은 부분(1310)이 얻어진다. 도 13의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(1300)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 12에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 13에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있으며, 가공 작업은 활성일 수도 비활성일 수도 있는 기판의 상부의 활성 코팅 전체에 수행된다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1400)의 제조 방법을 도시한다. 도 14에 도시된 대로, 활성 기판(1402)이 제공될 수 있다. 다음에, 기판(1504)이, 예를 들어 플라즈마, 코로나 또는 UV 오존 처리를 사용하여 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 처리되어 기판의 어떤 부분을 과활성으로 만들 수 있다. "과활성"은, 공간적으로 선택적인 처리가, 예를 들어 기판(1402)의 표면 밑의 과-매립에 의해서, 기판(1402)을 접합부 형성 및 전기 퍼콜레이션을 억제하는 매립 범위에 민감하게 하거나 영향을 미치는 것으로 이해될 것이다. 공간적으로 선택적인 처리는 마스크(1404)의 사용을 통해서 수행될 수 있다. 다음에, 첨가제(1406)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(1402)에 적용될 수 있고, 그 결과 첨가제(1406)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1408) 및 첨가제(1406)가 과 매립된 컨덕턴스가 낮은 부분(1410)이 얻어진다. 도 14의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(1400)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 13에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 14에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1500)의 제조 방법을 도시한다. 도 15에 도시된 대로, 활성 기판(1502)이 제공될 수 있다. 다음에, 패턴화된 과활성 층(1504)이 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(1502)에 형성될 수 있다. "과활성"은 층(1504)이, 예를 들어 기판(1502)의 표면 밑의 과-매립에 의해서, 접합부 형성 및 전기 퍼콜레이션을 억제하는 매립 범위를 허용할 수 있도록 매립 유체에 의해서 충분히 영향을 받거나, 또는 매립 유체에 충분히 민감한 것으로 이해될 것이다. 또한, "과활성"은 특정한 매립 유체에 상대적일 수 있으며, 이로써 이 층(1504)(또는 다른 호스트 물질)이 하나의 매립 유체에 대해서는 과활성이지만, 다른 매립 유체에 대해서는 활성 또는 비활성일 수 있다는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 기판(1502)으로서 폴리카보네이트 필름 또는 시트의 경우, 과활성 층(1504)은 특정한 매립 유체에 대해서 더 큰 용해도 또는 더 적은 용매 저항성을 갖는 폴리메틸메타크릴레이트의 층일 수 있다. 다음에, 첨가제(1506)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(1502) 및 과활성 층(1504)에 적용될 수 있고, 그 결과 기판(1502)에 첨가제(1506)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1508) 및 층(1504)에 첨가제(1506)가 과 매립된 컨덕턴스가 낮은 부분(1510)이 얻어진다. 도 15의 방법 및 패턴화된 투명 전도체(1500)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 14에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 15에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 16은 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1600)의 제조 방법을 도시한다. 도 16에 나타낸 대로, 활성 물질(1602)이 제공될 수 있다. 다음에, 패턴화된 비활성 층(1604)이 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(1602) 상에 형성될 수 있다. "비활성"은 층(1604)이 매립 유체에 의해서 충분히 영향받지 않거나, 또는 매립 유체에 내성이어서 층(1604)에는 표면 매립이 거의 또는 전혀 일어나지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, "비활성"은 특정 매립 유체에 상대적일 수 있는데, 층(1604)(또는 다른 호스트 물질)이 하나의 매립 유체에 비해서는 비활성이지만, 다른 매립 유체에 대해서는 활성 또는 과활성일 수 있는 식이다. 저 가시성 패턴화를 얻기 위해서, 층(1604)은 나노입자, 필러 또는 광학적 일치를 위하여 그 안에 분산된 다른 물질, 예를 들어 액정 물질, 광색성 물질(예를 들어, 유리 기판용 은 할로겐화물 또는 중합체 기판용 옥사진 또는 나프토피란과 같은 유기 광색성 분자)을 포함한다. 다음에, 첨가제(1606)와 매립 유체(미도시)가 기판(1602) 및 비활성 층(1604)에 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 적용될 수 있고, 그 결과 기판(1602)에 첨가제(1606)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1608) 및 층(1604)에 첨가제(1606)가 표면 부착된 컨덕턴스가 낮은 부분(1610)이 얻어진다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 표면 부착된 첨가제(1606)를 제거하기 위해서 수행될 수 있으며, 표면 부착된 첨가제(1606)의 적어도 일부는 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분(1608 및 1610) 사이의 광학적 일치 범위를 조율하기 위해서 보유될 수 있다. 도 16의 방법과 패턴화된 투명 전도체(1600)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 15에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 16에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 17은 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1700)의 제조 방법을 도시한다. 도 17에 나타낸 대로, 활성 기판(1702)이 제공될 수 있다. 다음에, 탈활성화제(1704)가 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(1702)에 적용될 수 있다. "탈활성화"는 제제(1704)가 기판(1702)에 영향을 주거나, 또는 매립 유체에 충분히 내성이도록 하여서 제제(1704)에 노출된 기판(1702)의 부분에 걸쳐서는 표면 매립이 거의 또는 전혀 일어나지 않는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 탈활성화제(1704)는 가교제를 포함할 수 있으며, 이것은 표면 매립을 억제하기 위하여 기판(1702)의 어떤 부분들을 가교하기 위한 UV 또는 열 처리와 함께 적용될 수 있다. 다른 예로서, 탈활성화제(1704)는 매립 유체에 의한 습윤을 억제하기 위한 탈습윤제를 포함할 수 있다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 어떤 잔류한 탈활성화제(1704)를 제거하기 위하여 수행될 수 있다. 다음에, 첨가제(1706)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(1702)에 적용될 수 있고, 그 결과 기판(1702)에 첨가제(1706)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1708) 및 기판(1702)에 첨가제(1706)가 표면 부착된 컨덕턴스가 낮은 부분(1710)이 얻어진다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 표면 부착된 첨가제(1706)를 제거하기 위해서 수행될 수 있으며, 표면 부착된 첨가제(1706)의 적어도 일부는 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분(1708 및 1710) 사이의 광학적 일치 범위를 조율하기 위해서 보유될 수 있다. 도 17의 방법과 패턴화된 투명 전도체(1700)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 16에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 17에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 18은 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1800)의 제조 방법을 도시한다. 도 18에 나타낸 대로, 활성 기판(1802)이 제공될 수 있다. 다음에, 패턴화된 비활성층(1804)이 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(1802)에 형성될 수 있다. 다음에, 첨가제(1806)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(1802) 및 비활성층(1804)에 적용될 수 있고, 그 결과 기판(1802)에 첨가제(1806)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1808) 및 층(1804)에 첨가제(1806)가 표면 부착된 컨덕턴스가 낮은 부분(1810)이 얻어진다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 표면 부착된 첨가제(1806)를 제거하기 위해서 수행될 수 있으며, 표면 부착된 첨가제(1806)의 적어도 일부는 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분(1808 및 1810) 사이의 광학적 일치를 위하여 보유될 수 있다. 도 18의 방법과 패턴화된 투명 전도체(1800)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 17에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 18에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 19는 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(1900)의 제조 방법을 도시한다. 도 19에 나타낸 대로, 비활성 기판(1902)이 제공될 수 있다. 다음에, 패턴화된 활성층(1904)이 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 기판(1902)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(1902)이 유리 또는 높은 결정도 또는 가교도(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)를 가진 중합체로 형성된 경우, 활성층(1904)은 특정한 매립 유체에 대해서 더 큰 용해도 또는 더 적은 용매 저항성을 갖는 폴리메틸메타크릴레이트의 층일 수 있다. 다음에, 첨가제(1906)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 기판(1902) 및 활성층(1904)에 적용될 수 있고, 그 결과 층(1904)에 첨가제(1906)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(1908) 및 기판(1902)에 첨가제(1906)가 표면 부착된 컨덕턴스가 낮은 부분(1910)이 얻어진다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 표면 부착된 첨가제(1906)를 제거하기 위해서 수행될 수 있으며, 표면 부착된 첨가제(1906)의 적어도 일부는 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분(1908 및 1910) 사이의 광학적 일치를 위하여 보유될 수 있다. 도 19의 방법과 패턴화된 투명 전도체(1900)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 18에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 19에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 20은 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(2000)의 제조 방법을 도시한다. 도 20에 나타낸 대로, 비활성 기판(2002)이 제공될 수 있다. 다음에, 비패턴화된 활성층(2004)이 기판(2002)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(2002)이 유리 또는 높은 결정도 또는 가교도를 가진 중합체로 형성된 경우, 활성층(2004)은 특정한 매립 유체에 대해서 더 큰 용해도 또는 더 적은 용매 저항성을 갖는 폴리메틸메타크릴레이트의 층일 수 있다. 다음에, 탈활성화제(2006)가 스크린 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 코팅(2004)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 탈활성화제(2006)는 가교제를 포함할 수 있으며, 이것은 표면 매립을 억제하기 위하여 코팅(2004)의 어떤 부분들을 가교하기 위한 UV 또는 열 처리와 함께 적용될 수 있다. 다른 예로서, 탈활성화제(2006)는 매립 유체에 의한 습윤을 억제하기 위한 탈습윤제를 포함할 수 있다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 어떤 잔류한 탈활성화제(2006)를 제거하기 위하여 수행될 수 있다. 다음에, 첨가제(2008)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 코팅(2004)에 적용될 수 있고, 그 결과 코팅(2004)에 첨가제(2008)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(2010) 및 코팅(2004)에 첨가제(2008)가 표면 부착된 컨덕턴스가 낮은 부분(2012)이 얻어진다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 표면 부착된 첨가제(2008)를 제거하기 위해서 수행될 수 있으며, 표면 부착된 첨가제(2008)의 적어도 일부는 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분(2010 및 2012) 사이의 광학적 일치를 위하여 보유될 수 있다. 도 20의 방법과 패턴화된 투명 전도체(2000)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 19에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 20에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
도 21은 본 발명의 실시형태에 따른 패턴화된 투명 전도체(2100)의 제조 방법을 도시한다. 도 21에 나타낸 대로, 비활성 기판(2102)이 제공될 수 있다. 다음에, 비패턴화된 활성층(2104)이 기판(2102)에 형성될 수 있다. 다음에, 탈활성화제(2106)가 인쇄에 의해서 또는 마스크의 사용을 통해서와 같은 공간적으로 선택적인 또는 가변적인 방식으로 코팅(2104)에 표면 매립될 수 있다. 예를 들어, 탈활성화제(2006)는 가교제를 포함할 수 있으며, 이것은 나노입자, 필러 또는 광학적 일치 및 저 가시성 패턴화를 위한 다른 물질과 함께 표면 매립될 수 있다. 다음에, UV 또는 열 처리가 표면 매립을 억제하기 위해서 코팅(2104)의 어떤 부분들을 가교하기 위하여 적용될 수 있다. 다음에, 첨가제(2108)와 매립 유체(미도시)가 원스텝 매립 또는 투스텝 매립을 통해서 실질적으로 균일한 방식으로 코팅(2104)에 적용될 수 있고, 그 결과 코팅(2104)에 첨가제(2108)가 부분적으로 매립된 컨덕턴스가 높은 부분(2110) 및 코팅(2104)에 첨가제(2108)가 표면 부착된 컨덕턴스가 낮은 부분(2112)이 얻어진다. 선택적으로, 세정 또는 헹굼 작업이 표면 부착된 첨가제(2108)를 제거하기 위해서 수행될 수 있으며, 표면 부착된 첨가제(2108)의 적어도 일부는 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분(2110 및 2112) 사이의 광학적 일치 범위를 조율하기 위하여 보유될 수 있다. 도 21의 방법과 패턴화된 투명 전도체(2100)의 어떤 양태는 도 3 내지 도 20에 대해서 상기 설명된 것과 유사하게 실시될 수 있으며, 이들 양태는 반복된다. 다른 실시형태는 도 21에 나타낸 것과 유사한 방식으로 실시될 수 있고, 여기서 가공 작업은 활성일수도 비활성일 수도 있는 기판 상부의 활성 코팅에 전체에 수행된다.
패턴화된 투명 전도체의 일반화된 제조 방법의 다양한 옵션들이 본 발명의 실시형태에 따른 도 22a 내지 도 22c에 도시된다. 방법의 어떤 단계는 선택적이며, 각 단계는 다수의 상이한 방식으로 실시될 수 있다는 것이 주지된다. 따라서, 방법의 다양한 가능한 순열이 도 22a 내지 도 22c에 도시되며, 이들은 모두 본 발명의 범위 내이다.
도 22a를 참조하면, 투명 전도체는 단계 0에 나타낸 대로 기판에서 시작하여 형성된다. 기판은 활성 또는 비활성일 수 있다. 일부 실시형태에서(예를 들어, 역 패턴닝), 활성 및 비활성 기판 타입이 둘 다 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 가공은 기판 타입과 무관하게 수행될 수 있다.
선택적인 단계 1에서, 기판은 활성 또는 비활성 층(예를 들어, 중합체 층 또는 하부층), 가교제, 활성층과 에천트의 조합, 또는 광학적 일치를 위해서 포함된 것과 같은 "와이들카드" 물질이라고 할 수 있는 물질로 실질적으로 균일한 방식으로 코팅될 수 있다. 와일드카드 물질은 은 나노와이어와 실질적으로 동일한 또는 유사한 광학적 특징을 제공하는 나노입자 및 나노와이어 이외의 다른 물질을 포함할 수 있다. 와일드카드 물질의 예들은 액정 물질 또는 광색성 물질(예를 들어, 유리 기판용 은 할로겐화물 또는 중합체 기판용 옥사진 또는 나프토피란과 같은 유기 광색성 분자)를 포함한다. 기판이 활성 또는 비활성 층으로 코팅된 경우, 기판과 이 층의 조합은 때로 "베이스"라고 언급된다.
단계 2에서, 상기 베이스는 공간적으로 선택적인 화학적, 물리적 또는 다른 형태학적 전환을 선택적으로 거칠 수 있다. 이러한 전환의 예들은 지정된 플라스마 공급원에 베이스의 노출, 공간적으로 선택적인 방식으로 가교제의 부착 후 경화, 또는 마스킹 후 플라즈마 공급원 또는 가교제에 광범위한 노출을 포함한다. 단계 1 및 2의 실시 순서는 일부 실시형태에서 역전될 수 있다는 것이 주지된다.
단계 3에서, 패턴화된 표면은 선택적으로, 예를 들어 마스킹 또는 인쇄에 의해서 형성될 수 있다. 일부 경우, 인쇄되는 중합체는 벌크 포함된 나노입자, 나노와이어, 또는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 다른 경우, 인쇄되는 중합체는 벌크 포함된 나노입자, 나노와이어, 또는 다른 첨가제를 포함할 수 있고, 경화될 수 있다. 경화는 중합체의 가교(예를 들어, 가교제의 첨가 후 또는 원 중합체 수지의 제제에 기초하여)뿐만 아니라 실질적으로 영구적인 구성을 가져오는 다른 경화를 포함할 수 있다. 다른 경우, 기판 또는 층은 기판이나 층의 물질을 연화하거나 팽윤시킬 수 있는 용매를 인쇄함으로써 패턴화될 수 있다. 다른 경우, 패턴은 용매로부터 나노와이어를 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 또 다른 경우, 표면은 에천트를 인쇄함으로써 패턴화될 수 있다. 에천트는 나노와이어 네트워크의 광학적 특징을 상당히 또는 실질적으로 보유하면서 나노와이어 네트워크의 전기전도도를 탈활성화할 수 있다. 에천트는, 예를 들어 습식 화학 또는 증기 화학에 의해서 화학적으로 실시될 수 있다. 또한, 레이저, 코로나 방전 등에 의한 스크라이빙 또는 밀링과 같은 다른 삭마 과정이 화학적 에칭 대신에 또는 함께 사용될 수 있다.
다시 도 22b를 참조하면, 방법은 선택적 단계 4로 진행할 수 있으며, 여기서는 중합체, 나노와이어, 또는 나노입자가 역 패턴을 형성하기 위하여 공간적으로 선택적인 방식(예를 들어, 인쇄 또는 닥터 필드)으로 적용될 수 있다. 중합체의 역 인쇄에서, 이전 단계에서 인쇄된 중합체와 반대 종류의 중합체가 이전에 인쇄된 중합체의 부분들 사이의 공간이나 틈에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 활성 중합체 패턴이 단계 3에서 인쇄된다면, 비활성 중합체 패턴이 단계 4에서 활성 중합체 패턴 사이의 공간에 인쇄될 수 있다. 또는 달리, 비활성 중합체 패턴이 단계 3에서 인쇄된다면, 활성 중합체 패턴이 단계 4에서 비활성 중합체 패턴 사이의 공간에 인쇄될 수 있다. 유사하게, 나노와이어의 패턴이 단계 3에서 인쇄된다면, 나노입자가 단계 4에서 나노와이어 패턴 사이의 공간에 역으로 인쇄될 수 있다. 또는 달리, 나노입자의 패턴이 단계 3에서 인쇄된다면, 나노와이어가 단계 4에서 나노입자 패턴 사이의 공간에 역으로 인쇄될 수 있다.
선택적 단계 5에서, 어떤 노출된 활성 물질이 이들을 용매에 노출시킴으로써 미리 팽윤될 수 있다.
단계 6에서, 기판 또는 층은 나노와이어로 실질적으로 균일한 방식으로 코팅될 수 있다. 나노와이어는 이들을 용매에 분산시키고, 이어서 기판이나 층을 이 나노와이어-함유 용매로 코팅함으로써 코팅될 수 있다. 기판 또는 층은 비활성, 활성, 또는 용매에 비해서 과활성일 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노와이어의 코팅은 닥터 필드일 수 있다. 일부 실시형태에서, 단계 6은 단계 5 전에, 또는 단계 4 전에 수행될 수 있다는 것이 주지된다. 코팅 후, 마스크가 단계 7에서 코팅된 기판 또는 코팅된 층 위에 선택적으로 배치될 수 있다.
추가의 패턴화가 단계 8에서, 예를 들어 전체 표면을 가로지른 에칭, 패턴화된 에칭(예를 들어, 에천트의 인쇄), 또는 가교제의 인쇄에 의해서 선택적으로 수행될 수 있다. 상기 주지된 대로, 에천트는, 예를 들어 습식 화학 또는 증기 화학에 의해서 화학적으로 실시될 수 있다. 또한, 레이저, 코로나 방전 등에 의한 스크라이빙 또는 밀링과 같은 다른 삭마 과정이 화학적 에칭 대신에 또는 함께 사용될 수 있다.
선택적 헹굼 또는 세척 단계 8.5가 이 지점에서 어떤 바람직하지 않은 또는 매립되지 않은 나노입자 또는 나노와이어를 제거하기 위해서 실시될 수 있다.
단계 9에서, 추가의 나노와이어 또는 나노입자가, 예를 들어 광학적 일치의 목적을 위해서 표면의 선택된 부분(예를 들어, 비활성 부분)에 선택적으로 적용될 수 있다.
단계 10에서, 나노입자 및 나노와이어 중 어느 하나 또는 둘 다가 표면의 활성 부분에 표면 매립될 수 있다. 나노와이어 또는 나노입자가 매립되는 특정 부분은 이전의 과정 단계에 의존한다. 일반적으로 나노와이어 또는 나노입자는 활성 부분에 매립될 수 있고, 비활성 부분에는 거의 또는 전혀 매립되지 않는다. 단계 10에서 매립은 전체 표면을 용매 증기에 노출하는 것을 포함하거나, 또는 용매가 앞서 적용되지 않았다면 용매로 표면을 코팅함으로써 수행될 수 있다. 매립은 선택적으로, 예를 들어 빛, 열 등의 적용에 의한 나노입자 또는 나노와이어를 포함하는 활성 부분의 경화를 포함할 수 있다. 또한, 매립은 선택적으로 패턴화된 임프린팅 롤러, 균일 롤러, 또는 양쪽 종류의 롤러의 조합으로 가압 롤링하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 용매의 패턴이 표면 위에 선택적으로 인쇄될 수 있으며, 이 경우 표면은 용매에 비해서 활성이다.
단계 10 후에 다시 도 22c를 참조하면, 선택적인 부분적 에칭 단계 11가 실시될 수 있다. 단계 11 대신에, 또는 함께, 선택적인 단계 12는 노출된 나노와이어를 절연하거나 보호하기 위해서, 예를 들어 중합체를 사용하여 표면을 오버코트 또는 오버프린트하는 것을 포함할 수 있다.
도 23a 내지 도 23f는 본 발명의 실시형태에 따른 도 22a 내지 도 22c의 방법에 따라서 형성된 패턴화된 투명 전도체(2300, 2302, 2304, 2306, 2308, 및 2310)의 예들을 도시한다. 패턴화된 투명 전도체(2300, 2302, 2304, 2306, 2308, 및 2310)는 예시로서 제공되며, 다수의 다른 구성이 도 22a 내지 도 22c에 제시된 것들을 포함하는 상기 설명된 방법에 의해서 얻어질 수 있다는 것이 주지된다.
도 23a에 나타낸 대로, 패턴화된 투명 전도체(2300)는 컨덕턴스가 높은 부분(2316)을 형성하기 위하여 활성층(2314)의 하나의 부분에 표면 매립된 첨가제(2312)의 제1 세트, 및 컨덕턴스가 낮은 부분(2320)을 형성하기 위하여 활성 기판(2314)의 다른 부분에 표면 매립된 첨가제(2318)의 제2 세트를 포함한다. 예를 들어, 첨가제(2312)는 약 3 이상의 애스펙트비를 가진 나노와이어, 나노튜브, 또는 다른 신장된 구조를 포함할 수 있고, 첨가제(2318)는 약 3 미만의 애스펙트비를 가진 나노입자 또는 다른 회전타원체 구조를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 첨가제(2312)는 기판(2314)의 표면에 부분적으로 매립될 수 있고, 첨가제(2318)는 기판(2314)의 표면 아래에 더 깊게 매립될 수 있다. 추가의 예로서, 첨가제(2318)는 컨덕턴스가 낮은 부분(2320)의 전기전도도를 감퇴시키거나 감소시키기 위해서 부분적으로 에칭되거나 다르게 처리될 수 있다. 컨덕턴스가 높은 부분(2316)과 컨덕턴스가 낮은 부분(2320)은 저 가시성 패턴화를 위해서 상당히 또는 실질적으로 일치하는 광학적 특징을 가질 수 있다.
도 23b에 나타낸 대로, 패턴화된 투명 전도체(2302)는 컨덕턴스가 높은 부분(2326)을 형성하기 위하여 기판(2324)의 하나의 부분에 표면 매립된 첨가제(2322)의 제1 세트, 및 컨덕턴스가 낮은 부분(2330)을 형성하기 위하여 활성 기판(2314)의 다른 부분에 표면 부착된(거의 또는 전혀 매립되지 않는다) 첨가제(2328)의 제2 세트를 포함한다. 첨가제(2322)와 첨가제(2328)는 동일하거나 상이할 수 있고, 컨덕턴스가 높은 부분(2326)과 컨덕턴스가 낮은 부분(2330)은 저 가시성 패턴화를 위해서 상당히 또는 실질적으로 일치하는 광학적 특징을 가질 수 있다.
도 23c에 나타낸 대로, 패턴화된 투명 전도체(2304)는 활성 또는 비활성일 수 있는 기판(2334)의 상부에 배치된 활성층(2332)을 포함한다. 이 층(2332)은, 예를 들어 중합체의 코팅으로서 형성될 수 있다. 첨가제(2336)의 제1 세트는 컨덕턴스가 높은 부분(2338)을 형성하기 위하여 층(2332)의 하나의 부분에 표면 매립되고, 첨가제(2340)의 제2 세트는 컨덕턴스가 낮은 부분(2342)을 형성하기 위하여 층(2332)의 다른 부분에 표면 매립된다. 예를 들어, 첨가제(2336)는 약 3 이상의 애스펙트비를 가진 나노와이어, 나노튜브, 또는 다른 신장된 구조를 포함할 수 있고, 첨가제(2340)는 약 3 미만의 애스펙트비를 가진 나노입자 또는 다른 회전타원체 구조를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 첨가제(2336)는 층(2332)의 표면에 부분적으로 매립될 수 있고, 첨가제(2340)는 층(2332)의 표면 아래에 더 깊게 매립될 수 있다. 추가의 예로서, 첨가제(2340)는 컨덕턴스가 낮은 부분(2342)의 전기전도도를 감퇴시키거나 감소시키기 위해서 부분적으로 에칭되거나 다르게 처리될 수 있다. 컨덕턴스가 높은 부분(2338)과 컨덕턴스가 낮은 부분(2342)은 저 가시성 패턴화를 위해서 상당히 또는 실질적으로 일치하는 광학적 특징을 가질 수 있다.
도 23d에 나타낸 대로, 패턴화된 투명 전도체(2306)는 활성 또는 비활성일 수 있는 기판(2344)의 상부에 배치된 제1 활성층(2342), 및 기판(2344)의 상부에 제1 활성층(2342)에 측면 인접해서 배치된 제2 활성층(2346)을 포함한다. 제1 활성층(2342)은 퍼콜레이팅 네트워크의 형성을 촉진하는 방식으로 표면 매립을 허용하는 호스트 물질의 패턴화된 층일 수 있고, 제2 층(2346)은 퍼콜레이팅 네트워크의 형성을 억제하는 방식으로 표면 매립을 허용하는 상이한 호스트 물질의 패턴화된 층일 수 있다. 제1 층(2342)을 위한 적합한 물질의 예들은 아크릴(예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리이미드 등을 포함하고, 제2 층(2346)을 위한 적합한 물질의 예들은 세라믹(예를 들어, 실란계 물질), 어떤 형태의 아크릴 등을 포함한다. 첨가제(2348)의 제1 세트는 컨덕턴스가 높은 부분(2352)을 형성하기 위하여 제1 층(2342)에 표면 매립되고, 첨가제(2350)의 제2 세트는 컨덕턴스가 낮은 부분(2354)을 형성하기 위하여 제2 층(2346)에 표면 매립된다. 첨가제(2348)와 첨가제(2350)는 동일하거나 상이할 수 있고, 컨덕턴스가 높은 부분(2352)과 컨덕턴스가 낮은 부분(2354)은 저 가시성 패턴화를 위해서 상당히 또는 실질적으로 일치하는 광학적 특징을 가질 수 있다.
도 23e에 도시된 대로, 패턴화된 투명 전도체(2308)는 기판(2358)의 상부에 배치된 활성층(2356)을 포함한다. 이 층(2356)은 기판(2358)의 어떤 영역을 피복하고, 기판(2358)의 나머지 영역은 층(2356)에 의해서 피복되지 않은 채로 유지될 수 있는 공간적으로 선택적인 방식으로 적용된 호스트 물질의 패턴화된 층일 수 있다. 첨가제(2360)의 제1 세트가 컨덕턴스가 높은 부분(2362)을 형성하기 위해서 층(2356)에 표면 매립되고, 첨가제(2364)의 제2 세트는 컨덕턴스가 낮은 부분(2366)을 형성하기 위해서 기판(2358)의 피복되지 않은 또는 노출된 영역에 표면 부착된다(거의 또는 전혀 매립되지 않는다). 오버코트(2368)가 첨가제(2364)를 보유하고 패턴화된 투명 전도체(2308)의 표면을 평면화하기 위해서 표면 부착된 첨가제(2364) 전체에 공간적으로 선택적인 방식으로 적용될 수 있다. 오버코트(2368)는 또한 도 23f의 패턴화된 투명 전도체(2310)에 대해 나타낸 대로 생략될 수 있으며, 여기서 표면 부착된 첨가제(2364)의 두께 또는 양은 표면을 평면화할 수 있도록 조정된다. 첨가제(2360) 및 첨가제(2364)는 동일하거나 상이할 수 있고, 높은 컨덕턴스 부분(2362) 및 낮은 컨덕턴스 부분(2366)은 저 가시성 패턴화를 위해서 상당히 또는 실질적으로 일치하는 광학적 특징을 가질 수 있다.
투명 전도체를 포함하는 장치
본원에 설명된 투명 전도체는 다양한 장치에서 투명 도전성 전극으로 사용될 수 있다. 적합한 장치의 예들은 태양광 전지(예를 들어, 박막 태양광 전지 및 결정질 규소 태양광 전지), 디스플레이 장치(예를 들어, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이("LCD"), 플라즈마 디스플레이, 유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이, 전자-종이("E-페이퍼"), 양자 도트 디스플레이(예를 들아, QLED 디스플레이), 및 가요성 디스플레이), 고체상태 조명 장치(예를 들어, OLED 조명 장치), 터치 센서 장치(예를 들어, 프로젝티드 커패시티브 터치 센서 장치, 터치-온-글라스 센서 장치, 터치-온-렌즈 프로젝티드 커패시티브 터치 센서 장치, 온-셀 또는 인-셀 프로젝티드 커패시티브 터치 센서 장치, 셀프 커패시티브 터치 센서 장치, 표면 커패시티브 터치 센서 장치, 및 저항성 터치 센서 장치), 스마트 윈도우(또는 다른 윈도우), 윈드쉴드, 항공우주산업 투명도, 전자기 간섭 차폐, 전하 소산 차폐, 및 정전기방치 차폐, 뿐만 아니라 다른 전자, 광학, 광전자, 양자, 광전지 및 플라즈몬 장치들을 포함한다. 투명 전도체는 광전지 장치와 관련하여 작업 기능 일치 또는 다른 장치 구성요소 또는 층과의 옴 접촉을 형성하기 위한 투명 전도체의 조율 등 특정 용도에 따라서 조율되거나 최적화될 수 있다.
일부 실시형태에서, 투명 전도체는 터치 스크린 장치에서 전극으로 사용될 수 있다. 터치 스크린 장치는 전형적으로 디스플레이와 함체된 상호작용 입력 장치로서 실시되며, 이것은 사용자가 터치 스크린을 접촉함으로써 입력을 제공할 수 있다. 터치 스크린은 전형적으로 빛과 영상을 장치를 통해 전달할 수 있도록 투명하다.
도 24는 본 발명의 실시형태에 따른 프로젝티드 커패시티브 터치 스크린 장치(2400)의 예를 도시한다. 이 터치 스크린 장치(2400)는 한 쌍의 패턴화된 투명 도전성 전극(2402 및 2406) 사이에 배치된 박막 세퍼레이터(2404)와 투명 도전성 전극(2406)의 상부 표면에 인접 배치된 강성 터치 스크린(2408)을 포함한다. 사용자가 터치 스크린(2408)을 접촉하면 커패시턴스의 변화가 일어나고, 컨트롤러(도시되지 않음)가 그 변화를 감재해서 사용자 접촉의 좌표를 결정한다. 유리하게는 투명 도전성 전극(2402 및 2406) 중 어느 하나 또는 양쪽이 본원에 설명된 투명 전도체를 사용하여 실시될 수 있다. 또한, 투명 전도체는 저항성 터치 스크린 장치(예를 들어, 4-와이어, 5-와이어 및 8-와이어 저항성 터치 스크린 장치)에 포함될 수 있으며, 이들은 가요성 터치 스크린을 포함하고, 사용자가 가요성 터치 스크린을 눌렀을 때 한 쌍의 투명 도전성 전극 사이의 전기 접촉에 기초하여 작동한다.
실시예
이후의 실시예들은 당업자에게 설명을 예시하고 제공하고자 본 발명의 일부 실시형태의 구체적인 양태를 설명한다. 본 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 이 실시예들은 단지 본 발명의 일부 실시형태를 이해하고 실행하는데 유용한 구체적인 방법을 제공할 뿐이다.
실시예 1
나노와이어 분산물
한 실시에서, 나노와이어의 제1 집단(형태학적 특징의 제1 세트를 가진다)이 나노와이어의 제2 집단(형태학적 특징의 제2 세트를 가진다)와 용액 중에서 조합되고, 이어서 하나의 작업으로 표면 매립된다. 예를 들어, 제1 집단은 약 20nm 직경(평균) 약 20μm 길이(평균)의 나노와이어를 포함할 수 있고, 제2 집단은 약 100nm 직경(평균) 약 100μm 길이(평균)의 더 큰 크기의 나노와이어를 포함할 수 있다. 제1 집단과 제2 집단은 약 40%(부피 기준) 트리플루오로에탄올과 약 60%(부피 기준) 이소프로판올 중에서 혼합되고, 이어서 유리 기판의 폴리이미드 층 위에 슬롯-다이 코팅된다. 각 나노와이어 집단은 약 2mg/ml의 농도로 포함되며, 결과의 표면 매립 구조는 약 92% 투과율 및 약 100Ω/sq 시트 저항을 나타낸다.
다른 실시에서, 나노와이어의 제1 집단(형태학적 특징의 제1 세트를 가진다)이 먼저 호스트 물질에 표면 매립되고, 이어서 나노와이어의 제2 집단(형태학적 특징의 제2 세트를 가진다)이 호스트 물질의 동일한 영역에 표면 매립된다. 호스트 물질은 코팅, 기판일 수 있거나, 또는 표면 매립된 나노와이어를 위한 매트릭스로 사용할 수 있다. 예를 들어, 나노와이어의 하나의 집단은 약 40nm 직경(평균) 약 20μm 길이(평균)의 나노와이어를 포함할 수 있고, 나노와이어의 다른 집단은 약 200nm 직경(평균) 약 200μm 길이(평균)의 더 큰 크기의 나노와이어를 포함할 수 있다. 나노와이어의 각 집단은 약 2mg/ml의 농도로 약 40%(부피 기준) 트리플루오로에탄올과 약 60%(부피 기준) 이소프로판올에 분산되고, 이어서 유리 기판의 폴리이미드 층 위에 슬롯-다이 코팅된다. 결과의 표면 매립 구조는 약 92% 투과율 및 약 100Ω/sq 시트 저항을 나타낸다.
실시예 2
패턴화된 투명 전도체의 형성
폴리디메틸실록산 스탬프를 레이저로 에칭해서 패턴화된 스탬프를 형성하고, 이 패턴화된 스탬프를 사용하여 약 5mg/ml 농도의 약 50%(부피 기준) 이소프로판올과 약 50%(부피 기준) 트리플루오로에탄올의 용액 중의 은 나노와이어의 저장소 위를 압인했다. 패턴화된 스탬프를 약 1μm 두께의 폴리이미드 평면화 층 위에 압인했다. 패턴닝될 수도 있고 패턴화되지 않을 수도 있는 폴리이미드 층을 컬러 필터에 배치한다. 스탬프의 바닥 표면이 스템프와 폴리이미드 층 사이의 주요 또는 단독 접촉 지점일 수 있으며, 스탬프의 바닥면으로부터 떨어져 있는 다른 패턴화된 부분은 폴리이미드 층과 거의 또는 전혀 접촉하지 않을 수 있다. 이러한 방식에서, 스탬프의 바닥 표면의 패턴이 폴리이미드 층 위에 효과적으로 전달될 수 있다. 알코올 용액은 전달된 패턴에 따른 폴리이미드 층에 은 나노와이어의 내구성 있는 공간적으로 가변적인 표면 매립을 용이하게 한다. 압인 과정은 바람직하게 알코올 용액의 적어도 일부분이 표면 매립 동안 남아 있는 방식으로 수행된다. 스탬프는, 예를 들어 은 나노와이어 분산물에 재침지 또는 재압인에 의해서 다른 패턴을 전달하는데 재사용될 수 있다. 스탬프는 인타글리오 인쇄에서 사용되는 로토그라비어와 유사한 롤러의 형태를 취할 수 있다. 다른 실시에서, 스탬프는 다른 중합체, 엘라스토머, 금속, 세라믹, 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다.
실시예 3
패턴화된 투명 전도체의 형성
스탬프의 바닥 표면과 상부 표면(이것은 레이저 에칭에 의해서 패턴화된 바닥 표면으로부터는 홈이 된다)이 모두 나노와이어 분산물에 의해서 젖는 것을 제외하면 유사한 압인 과정을 실시예 2에서 제시한 것대로 수행한다. 스탬프의 바닥 표면에서 노출된 나노와이어를 없애서 나노와이어를 상부 표면에만 남긴다. 스탬프를 폴리이미드 기판 위에 적용하고, 스탬프의 상부 표면의 패턴에 따른 영역들에 나노와이어를 표면 매립한다.
실시예 4
패턴화된 투명 전도체의 형성
레이저 또는 다른 광원을 사용하여 고리형 올레핀 공중합체 기판에 부착된 PMMA 포토레지스트, 중합체, 또는 다른 호스트 물질의 어떤 부분들을 가교하거나, 또는 비활성으로 만든다. 예를 들어, 레이저 빔이 중합체 전체에 래스터될 수 있으며, 이로써 역 패턴이 형성된다. 다음에, 이소프로판올 중에 약 10% 이상(부피 기준)의 트리플루오로에탄올을 이용한 은 나노와이어 분산물이 중합체 전체에 슬롯-다이 코팅될 수 있다. 중합체의 비활성 부분에 대해서 부착된 은 나노와이어는 표면 매립을 억제하고, 비가교 부분에 대해서 부착된 은 나노와이어는 표면 매립한다. 다음에, 매립 용액에 대해 불용성으로 된 비활성 부분으로부터 은 나노와이어를 선택적으로 제거하기 위하여 헹굼 또는 세척 작업이 선택적으로 사용될 수 있으며, 나노와이어는 중합체의 일시적으로 가용화된 부분에 표면 매립되어 남는다. 또는 달리, 표면은 비활성 부분(표면에 나노와이어가 잔류한)이 감소된 전도도를 갖지만, 높은 전도도를 가진 근처 부분(나노와이어가 표면 매립된)과 광학적으로 섞이도록 세척되지 않고 남을 수 있다.
실시예 5
패턴화된 투명 전도체의 형성
포토레지스트의 어떤 부분들을 UV 광에 선택적으로 노출시키기 위해서 포토리소그래피 마스크를 사용하는 것을 제외하면 유사한 패턴화 과정을 실시예 4에서 제시한 것대로 수행한다. 포토레지스트가 포지티븐지 네거티븐지에 상관없이 포토리소그래피 마스킹 과정은 현상되고 에칭되는 포토레지스트의 가용화된 부분을 형성하고, 나머지 부분은 내구성 있게 표면 매립된 나노와이어와 함께 남는다.
실시예 6
패턴화된 투명 전도체의 형성
화학 제제를 사용하여 포토레지스트, 중합체, 또는 유리 기판에 부착된 다른 호스트 물질의 어떤 부분을 가교하거나 또는 비활성으로 만든다. 예를 들어, 화학 제제는 어떤 인쇄 기술, 예를 들어 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄 등을 사용하여 역 패턴을 형성하도록 중합체 전체에 인쇄될 수 있다. 다음에, 이소프로판올 중에 약 10% 이상(부피 기준)의 트리플루오로에탄올을 이용한 은 나노와이어 분산물이 중합체 전체에 슬롯-다이 코팅될 수 있다. 다음에, 매립 용액에 대해 불용성으로 된 비활성 부분으로부터 은 나노와이어를 선택적으로 제거하기 위하여 헹굼 또는 세척 작업이 선택적으로 사용될 수 있으며, 나노와이어는 중합체의 일시적으로 가용화된 부분에 표면 매립되어 남는다. 또는 달리, 표면은 비활성 부분(표면에 나노와이어가 잔류한)이 감소된 전도도를 갖지만, 높은 전도도를 가진 근처 부분(나노와이어가 표면 매립된)과 광학적으로 섞이도록 세척되지 않고 남을 수 있다.
실시예 7
패턴화된 투명 전도체의 형성
폴리이미드 평면화 층으로 오버코트된 유리 기판 위에 물리적 마스크를 압력에 의해서 또는 접착제를 사용하여 단단히 적용한다. 다음에, 매립 용매를 포함하는 나노와이어 분산물을 슬롯-다이 코팅을 통해서 마스크로 가려진 층 위에 적용한다. 폴리이미드 층이 건조되기 전이나 후에 마스크를 제거하며, 나노와이어는 층의 마스크로 가려지지 않은 부분 안에 내구성 있게 표면 매립되어 남는다. 마스크가 제거하는 동안 계속 젖어 있다면 마스크를 용액으로 헹구거나 용액에 담가서 어떤 잔류한 나노와이어를 배스에 수집할 수 있고, 이것은 추후의 사용을 위해서 침강 또는 원심분리를 통하여 다시 농축될 수 있다. 물리적 마스크는 금속, 중합체, 세라믹, 또는 매립 용매에 실질적으로 불용성인 다른 물질로 형성될 수 있다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 8
패턴화된 투명 전도체의 형성
유리 기판 위에 폴리이미드의 층을 어떤 적합한 방법, 예를 들어 그라비어 인쇄, 인타글리오 인쇄, 잉크젯 인쇄, 리소그래피, 임프린트, 스크린 인쇄 등에 의해서 패턴화된 형식으로 적용한다. 다음에, 나노와이어 매립 분산물을 어떤 코팅 방법을 사용하여 적용하고, 나노와이어를 폴리이미드 패턴에 선택적으로 표면 매립한다. 구체적으로, 폴리이미드 패턴에 대해서는 부착된 나노와이어를 표면 매립하고, 폴리이미드 패턴이 없는 유리 기판 부분에 대해서는 부착된 나노와이어의 표면 매립을 억제한다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 9
패턴화된 투명 전도체의 형성
유리 기판 위에 폴리이미드의 층을 어떤 적합한 방법, 예를 들어 그라비어 인쇄, 인타글리오 인쇄, 잉크젯 인쇄, 리소그래피, 임프린트, 스크린 인쇄 등에 의해서 패턴화된 형식으로 적용한다. 패턴화된 층의 일부 부분은 타입 A의 폴리이미드를 포함하고, 다른 부분은 타입 B의 폴리이미드를 포함한다. 타입 A는 높은 전도도를 촉진하고, 타입 B는 낮은 전도도를 촉진한다. 나노와이어는 타입 B 부분의 표면에 남아 있을 수 있거나, 또는 감소된 전도도를 나타내기는 하지만 타입 B 부분에 표면 매립될 수 있다. 다음에, 나노와이어 매립 분산물을 어떤 코팅 방법을 사용하여 적용하고, 나노와이어를 폴리이미드 패턴에 선택적으로 표면 매립한다. 또한, 타입 A의 폴리이미드를 포함하는 패턴 부분은 높은 전도도를 나타내고, 타입 B의 폴리이미드를 포함하는 패턴 부분은 전도도를 거의 또는 전혀 나타내지 않는다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 10
패턴화된 투명 전도체의 형성
유리 기판 위에 폴리이미드의 층을 어떤 적합한 방법, 예를 들어 그라비어 인쇄, 인타글리오 인쇄, 잉크젯 인쇄, 리소그래피, 임프린트, 스크린 인쇄 등에 의해서 제1 패턴으로 적용한다. 다음에, 나노와이어 매립 분산물을 어떤 코팅 방법을 사용하여 적용하고, 나노와이어를 제1 패턴에 선택적으로 표면 매립한다. 다음에, 제1 패턴과 반대로 제2 패턴을 인쇄하는데, 제1 패턴과 실절적으로 광학적으로 일치하지만 전기적으로는 나노와이어의 역할을 하지 못하는 제제를 사용한다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 민감한 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 11
패턴화된 투명 전도체의 형성
유리 기판 위에 폴리이미드의 층을 어떤 적합한 방법, 예를 들어 그라비어 인쇄, 인타글리오 인쇄, 잉크젯 인쇄, 리소그래피, 임프린트, 스크린 인쇄 등에 의해서 제1 패턴으로 적용한다. 다음에, 제1 패턴과 반대로 제2 패턴을 인쇄하하여 표면을 평면화한다. 제2 패턴은 나노와이어 네트워크의 전기전도도를 없앤 제제를 가진다. 다음에, 나노와이어 매립 분산물을 어떤 코팅 방법을 사용하여 적용해서 높은 전도도를 나타내는 나노와이어가 표면 매립된 제1 패턴과 전도도를 거의 또는 전혀 나타내지 않는 나노와이어가 표면 매립된 제2 패턴을 얻는다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다. 또한, 제2 반대 패턴은 매립 용매에 민감하지 않은 물질을 포함할 수 있고, 이로써 표면 매립이 불가능하거나, 또는 표면 매립이 적은 정도로만 허용된다. 제2 비-매립 패턴에 표면상에 부착된 나노와이어를 선택적으로 제거하기 위해서 헹굼 또는 세척 작업이 선택적으로 사용될 수 있다. 제2 비-매립 패턴은 투과율, 반사율, 헤이즈, 선명도, 또는 표면 매립된 나노와이어 네트워크를 가진 제1 패턴의 다른 특징 중 하나 이상과 같은, 제1 패턴의 광학적 특징과 실질적으로 일치하는 제제를 가질 수 있으며, 이로써 패턴을 가리거나, 패턴을 숨기거나, 또는 패턴이 시각적으로 또는 광학적으로 검출되기 어렵게 할 수 있다.
실시예 12
패턴화된 투명 전도체의 형성
역 패턴은 표면 매립된 은 나노와이어 네트워크의 것들과 일치되거나 유사한 흡광도, 투과율, 반사율, 헤이즈, 또는 다른 광학적 특징 중 하나 이상을 갖는 물질을 포함한다. 예를 들어, 제1 폴리이미드 패턴의 표면 매립된 부분에서 은 나노와이어 네트워크가 약 90%의 투과율, 약 4%의 헤이즈, 약 1%의 흡광도, 및 약 9%의 반사율을 갖는다면, 제2 역 패턴은 투과율 약 90%, 헤이즈 약 4%, 흡광도 약 1%, 및 반사율 약 9%를 나타내도록 조작된 폴리이미드를 포함할 수 있다. 폴리이미드를 조작하는 방법은 그것의 중합 화학을 변형하고, 폴리이미드에 산란 입자, 흡수 입자, 및 반사 입자 중 하나 이상과 같은 필러를 화합 또는 매립하는 것을 포함할 수 있다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 13
패턴화된 투명 전도체의 형성
미메오그래피를 사용하여 폴리이미드 층으로 오버코트된 유리 기판에 에탄올과 트리플루오로에탄올 중의 나노와이어 분산물을 표면 매립한다. 분산물을 회전 기계의 드럼에 배치하며, 기판이 기계를 통해 당겨졌을 때 회전 드럼은 스텐실의 개구를 통해서 분산물에 힘을 가한다. 스텐실의 디자인은 폴리이미드 층 위에 전달되는 나노와이어의 패턴을 나타낸다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 민감한 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 14
패턴화된 투명 전도체의 형성
기판 위의 영역(도전성 트레이스가 형성되는 곳)을 고 전도도를 촉진하는 호스트 물질로 인쇄하고, 기판 위의 나머지 영역(도전성 트레이스 사이의 갭에 해당하는)은 나노와이어 사이의 유효 접촉을 억제하는 상이한 호스트 물질로 인쇄하며, 이로써 저 전도도 또는 절연 부분이 생성된다. 예를 들어, 테트라에톡시실란과 같은 실란계 물질이 도전성 트레이스 사이의 영역에 인쇄될 수 있다.
실시예 15
패턴화된 투명 전도체의 형성
인쇄 도구를 사용하여, 패턴의 포지티브 부분을 기판에 도전성 나노와이어를 표면 매립하는 용액 중의 도전성(예를 들어, 은) 나노와이어를 가지고 공간적으로 선택적인 방식으로 인쇄하며, 이로써 퍼콜레이션 네트워크가 형성된다. 다음에, 패턴의 네거티브 부분을 상기 포지티브 고 전도도 부분의 광학적 특징과 실질적으로 일치할 수 있는 표면 밀도 또는 농도로 은-함유 분산물(예를 들어, 은 나노입자 분산물)을 가지고 인쇄하며, 은 나노입자는 기판 표면에 유사하게 표면 매립된다. 이 방법은 컨덕턴스가 높은 부분과 컨덕턴스가 낮은 부분을 제공하며, 또한 두 부분 전체적으로 투과율, 반사율, 산란 및 다른 광학적 특징이 바람직한 정도까지 일치한다. 이 패턴화는 물리적 마스킹, 쉐도우 마스킹, 스텐실, 미메오그래프, 오프셋 그라비어, 또는 어떤 다른 인쇄 방법에 의해서 달성될 수 있다. 기판은 플라스틱 필름, 플라스틱 시트, 유리 기판, 코팅으로 오버코트된 유리 기판 등일 수 있다.
실시예 16
패턴화된 투명 전도체의 형성
인쇄 도구를 사용하여, 패턴의 포지티브 부분을 기판의 표면에 표면 매립에 민감한 중합체를 가지고 공간적으로 선택적인 방식으로 인쇄한다. 패턴의 네거티브 부분은 인쇄하지 않으며, 따라서 기판의 피복되지 않은 부분에 해당한다. 다음에, 나노와이어 매립 분산물을 어떤 코팅 방법을 사용하여 적용해서 패턴의 포지티브 부분에서 표면 매립된 도전성 나노와이어 네트워크를 얻는다. 패턴의 네거티브 부분은 기판의 표면에 남은 나노와이어를 포함할 수 있거나, 또는 나노와이어는 감소된 전도도를 나타내기는 하지만 네거티브 부분에 표면 매립될 수 있다. 나노와이어가 패턴의 포지티브(고 컨덕턴스) 부분과 네거티브(저 컨덕턴스) 부분에 모두 존재하므로 결과의 패턴은 상당히 비가시성이다. 패턴의 포지티브 부분과 네거티브 부분의 기능성은 역전될 수 있으며, 이것은 패턴의 포지티브 부분이 낮은 컨덕턴스를 가질 수 있고, 패턴의 네거티브 부분이 높은 컨덕턴스를 가질 수 있다는 것을 의미한다.
실시예 17
패턴화된 투명 전도체의 형성
레이저 연마 도구를 사용하여, 기판의 표면 또는 오버코트에 인접한 실질적으로 균일하게 표면 매립된 은 나노와이어 네트워크를 공간적으로 선택적인 방식으로 연마하여 저 컨덕턴스 영역을 형성한다. 연마는 부분적 또는 전체적일 수 있고, 기판 전체적으로 전기적 대비를 조율하기 위해서 표면에 인접한 은 나노와이어의 약 1-100%가 연마되어 없어진다. 예를 들어, 어떤 부분으로부터 나노와이어의 약 50%의 부분적 연마는 그 부분을 절연성으로 만들 수 있고, 인접 부분은 도전성을 유지하며, 이로써 전기적 고립이 달성된다. 이런 부분적 연마는 또한 부분들 사이에 적은 광학적 대비를 달성한다. 레이저 힘, 레이저 연마 통과 수, 레이저 속도, 레이저 펄스 너비, 나노와이어 농도, 기판 재료, 및 다른 변수들 중 하나 이상을 사용하여 연마 범위를 제어할 수 있다.
실시예 18
패턴화된 투명 전도체의 형성
유리 기판 위에 폴리이미드의 층을 어떤 적합한 방법, 예를 들어 그라비어 인쇄, 인타글리오 인쇄, 잉크젯 인쇄, 리소그래피, 임프린트, 스크린 인쇄 등에 의해서 패턴화된 형식으로 적용한다. 패턴화된 층의 일부 부분은 타입 A의 폴리이미드를 포함하고, 다른 부분은 타입 B의 폴리이미드를 포함한다. 타입 A는 높은 전도도를 촉진하고, 타입 B는 낮은 전도도를 촉진한다. 다음에, 코로나 또는 UV 오존 처리를 포토마스크와 함께 또는 포토마스크 없이 타입 A 부분 및 타입 B 부분 중 어느 하나 또는 둘 다에 적용한다. 코로나 또는 UV 오존 처리는 나노와이어 분산물과 처리된 부분의 상호작용을, 예를 들어 표면 매립에 대한 이들의 감수성을 변형함으로써 변형한다. 다음에, 나노와이어 매립 분산물을 어떤 코팅 방법을 사용하여 적용하고, 나노와이어를 폴리이미드 패턴에 선택적으로 표면 매립한다. 또한, 타입 A의 폴리이미드를 포함하는 패턴 부분은 높은 전도도를 나타내고, 타입 B의 폴리이미드를 포함하는 패턴 부분은 전도도를 거의 또는 전혀 나타내지 않는다. 폴리이미드 대신에 또는 함께, 매립 용매에 의해서 영향을 받을 수 있는 다른 중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 또는 호스트 물질이 사용될 수 있다.
실시예 19
패턴화된 투명 전도체의 형성
나노와이어를 처음에 타입 A 부분 또는 타입 B 부분과 상호작용하는 매립 용매 없이 적용하는 것을 제외하면 유사한 패턴화 과정을 실시예 18에서 제시한 것대로 수행한다. 다음에, 후속 작업에서 코팅 도구를 사용하거나 또는 매립 용매 증기 노출을 통해서 매립 용매와 폴리이미드 패턴을 기판 위에 적용한다.
실시예 20
패턴화된 투명 전도체의 형성
폴리카보네이트 필름(상표명 lexan®로 입수가능)을 도전성 스텐실로 마스킹하고, 이어서 UV 오존 챔버(UVOCS)에서 약 0.8분 동안 처리한다. 다음에, 필름에 약 95%(부피 기준) 이소프로판올과 약 5%(부피 기준) 시클로헥사논 중의 약 4mg/ml 농도의 은 나노와이어 제제를 적용한다. 이 제제를 약 2inch/sec의 속도에서 약 0.75 mil 갭으로 로드 코팅기의 드로우-다운 적용을 통해서 폴리카보네이트 필름 위에 부착한다. UV 오존 환경에 노출된 부분(즉, 마스크로 가려지지 않은 부분)은, 예를 들어 폴리카보네이트의 표면 밑에 나노와이어가 깊게 매립됨으로써 전기 퍼콜레이션을 억제하는 방식으로 은 나노와이어의 표면 매립을 허용한다. 마스크로 가려진 부분은 전기 퍼콜레이션을 촉진하는 방식으로 은 나노와이어의 표면 매립을 허용한다. 결과의 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분은 광학적 특징(예를 들어, 투과율, 헤이즈, 반사율 및 흡광도)에 거의 또는 전혀 차이를 나타내지 않으며, 이로써 실질적으로 시각적으로 검출될 수 없는 고립된 도전성 트레이스가 형성된다. 이 실시예는 약 100Ω/sq의 고 컨덕턴스 부분 및 약 100,000Ω/sq 초과의 저 컨덕턴스 부분을 제공하며, 두 부분 사이의 경계는 실질적으로 구별이 불가능하다.
실시예 21
패턴화된 투명 전도체의 형성
고리형 올레핀 공중합체("COC") 필름을 처음에 약 2 mil 갭 및 약 2inch/sec 직선 이송 속도로 드로우-다운 로드 코팅기를 통해서 톨루엔으로 처리한다. 약 30초 동안 톨루엔을 부분적으로 증발시킨 후, 이소프로판올 중의 은 나노와이어의 적용을 약 2 mil 갭 및 약 2inch/sec 직선 이송 속도로 로드 코팅기에 의해서 유사하게 유도한다. 이것은 은 나노와이어가 오버코트가 필요하지 않은 직접 매립 접근법을 통해서 COC 필름에 내구성 있게 표면 매립되도록 한다. 은 나노와이어를 COC 필름에 균일하게 매립한 후, COC 필름을 코로나 방전 처리할 부분은 노출한 상태로 도전성 스텐실로 마스크한다. 이 처리는 노출된 또는 마스크로 가려지지 않은 부분 위에 전기를 방전하며, 나노와이어 네트워크의 이들 부분에 전류를 오버로딩하여 저항이 최고인 접합부를 열화시킨다. 이러한 방식에서, 노출된 부분은 저 컨덕턴스 부분이 되면서, 도전성을 유지하는 마스크로 가려진 부분들에 대해서 광학적 특징(예를 들어, 투과율, 헤이즈, 반사율 및 흡광도)을 실질적으로 일치한 상태로 보존한다.
실시예 22
패턴화된 투명 전도체의 형성
표면 매립된 은 나노와이어의 부분적 에칭을 통해서 은 나노와이어 전도도를 열화시키도록 설계된 제제를 가지고 스크린 인쇄가능한 에천트를 사용하여 패턴화 과정을 수행한다. 두께 약 180 μm의 폴리카보네이트 시트를 은 나노와이어로 표면 매립하여 약 90.6%의 광학적 투과율, 약 1.32%의 헤이즈, 및 147 Ω/sq의 표면 저항을 제공한다.
수성 스크린 인쇄가능한 에천트를 (1) 약 5-20vol%의 과산화수소, (2) 점도증진제 및 인쇄된 필름 매트릭스를 형성하기 위한 조제로서 약 10-30wt%의 히드록시에틸셀룰로오스와 약 0.1-5wt%의 폴리에틸렌 옥시드, (3) 계면활성제 또는 습윤제로서 약 0.01-1wt%의 규소 계면활성제(BYK-348로서 입수가능)와 약 1-10vol%의 이소프로판올 또는 트리플루오로에탄올, 및 (4) 약 0.01-2vol%의 거품방지제 또는 기포방지제(Rhodaline 646로서 입수가능)에 기초하여 조제한다. 과산화수소와 물은 모두 표면장력이 높은 액체이므로 이 제제는 소수성 표면 위에 균일한 인쇄를 허용하도록 설계되고, 이것은 표면의 선택된 부분에 대해서 전기전도도의 균일한 열화를 허용한다. 스크린 인쇄가능한 에천트는 나노와이어가 표면 매립된 폴리카보네이트 시트 위에 공간적으로 선택적인 방식으로 적용되고, 다음에 약 5-30분 동안 실온에서 또는 약간 가열하면서 건조시키고, 탈이온수를 사용하여 헹군다. 약 92.1%의 유사한 투과율과 약 1.26%의 유사한 헤이즈를 유지하면서 저 컨덕턴스 부분의 표면 저항이 효과적으로 무한하게 된다.
도 25a 및 25b는 본 발명의 실시형태에 따른 수성 스크린 인쇄가능한 에천트를 사용하여 패턴화된 투명 전도체를 도시하는 현미경 영상을 포함한다. 도 25a에서, 좌측편이 부분적으로 에칭된 부분이고, 우측편이 에칭되지 않은 부분이다. 도 25b(이것은 도 25a의 고배율 도면이다)에서, 좌측편이 에칭되지 않은 부분이고, 우측편이 부분적으로 에칭된 부분이다. 부분적으로 에칭된 부분과 에칭되지 않은 부분은 도 25a 및 25b에 도시된 배율에서 알아볼 수 없으며, 보조장치 없이 육안으로는 상당히 또는 실질적으로 시각적으로 구별이 불가능하다.
실시예 23
패턴화된 투명 전도체의 형성
두께 약 180μm의 폴리카보네이트 시트(lexan® HP92S로서 입수가능)를 기판으로 사용한다. 스크린 인쇄가능한 활성층으로서 약 5-30wt%의 폴리스티렌, 폴리스티렌계 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트계 공중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 또는 폴리메틸메타크릴레이트-코-폴리라우릴메타크릴레이트 공중합체), 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리 n-부틸메타크릴레이트, 폴리이소부틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸-폴리이소부틸메타크릴레이트 공중합체, 또는 이들의 조합을 헥사놀에 용해한다. 이 용액을 기판의 영역들에 공간적으로 선택적인 방식으로 스크린 인쇄하여 저 컨덕턴스 부분을 얻는다.
이소프로판올 중에 약 0.1-10vol%의 시클로헥사논 중의 은 나노와이어의 분산물을 제조한다. 나노와이어는 직경이 약 40-80nm(평균)이고, 길이가 약 20-80μm(평균)이다. 나노와이어의 농도는 용매 혼합물 vol% 당 약 0.3-0.5wt%이다. 나노와이어 분산물을 전체 샘플 위에 코팅하는데, 이로써 나노와이어가 기판의 노출된 부분에 표면 매립되어 약 10-500Ω/sq의 표면 저항이 달성되고, 과활성층의 표면 아래에는 나노와이어가 더 깊게 매립되어 절연 표면을 제공한다. 표면 매립 후, 유사한 양의 은 나노와이어를 컨덕턴스가 높은 부분과 낮은 부분에 매립하여 부분들 전체적으로 유사한 투과율 및 헤이즈 값을 제공한다.
실시예 24
패턴화된 투명 전도체의 형성
두께 약 76 μm의 폴리에틸렌테레프탈레이트(Melinex ST580에서 입수가능)를 기판으로 사용한다. 스크린 인쇄가능한 활성층으로서 약 5-30wt%의 폴리스티렌, 폴리스티렌계 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트계 공중합체(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 또는 폴리메틸메타크릴레이트-코-폴리라우릴메타크릴레이트 공중합체), 또는 이들의 조합을 아니솔, 시클로헥사논, 메틸 에틸 케톤, 또는 메틸 이소부틸 케톤에 용해한다. 이 용액을 기판의 영역들에 공간적으로 선택적인 방식으로 스크린 인쇄하여 고 컨덕턴스 부분을 얻는다.
이소프로판올 중에 약 0.1-40vol%의 트리플루오로에탄올, 테트라플루오로에탄올, 디옥산, 메틸 이소부틸 케톤, 또는 시클로헥사논 중의 은 나노와이어의 분산물을 제조한다. 나노와이어는 직경이 약 40-80nm(평균)이고, 길이가 약 20-80μm(평균)이다. 나노와이어의 농도는 용매 혼합물 vol% 당 약 0.3-0.5wt%이다. 나노와이어 분산물을 전체 샘플 위에 코팅하는데, 이로써 나노와이어가 활성층에 표면 매립되어 약 10-500Ω/sq의 표면 저항이 달성되고, 나노와이어는 기판의 노출된 부분에는 표면상에 부착되어 남는다(매립은 거의 또는 전혀 없다).
본 발명은 이들의 구체적인 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 첨부된 청구항들에 의해서 한정된 본 발명의 진실한 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화가 이루어질 수 있으며, 등가물이 치환될 수 있다는 것이 당업자에 의해서 이해되어야 한다. 게다가, 본 발명의 목적, 사상 및 범위에 특정한 상황, 재료, 물질 조성, 방법, 또는 과정을 적응시키기 위해서 많은 변형이 이루어질 수 있다. 모든 이러한 변형은 여기 첨부된 청구항들의 범위 안에 들어가는 것으로 의도된다. 특히, 본원에 개시된 방법은 특정한 순서로 수행되는 특정한 작업들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 교시를 벗어나지 않고 등가의 방법을 형성하기 위해서 이들 작업이 조합, 세분 또는 재편될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본원에 구체적으로 나타내지 않는다면, 작업 순서 및 그룹화는 본 발명의 제한이 되지 않는다.

Claims (33)

  1. 기판; 및 고 시트 컨덕턴스 부분을 형성하기 위하여, 패턴에 따라서 상기 기판의 적어도 하나의 표면에 적어도 부분적으로 매립되고 표면에 인접해서 국소화된 첨가제를 포함하며, 상기 고 시트 컨덕턴스 부분은 저 시트 컨덕턴스 부분에 측면 인접해 있는, 패턴화된 투명 전도체.
  2. 제 1 항에 있어서, 저 시트 컨덕턴스 부분의 시트 저항은 고 시트 컨덕턴스 부분의 시트 저항의 적어도 100배인 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  3. 제 1 항에 있어서, 고 시트 컨덕턴스 부분은 서로 전기적으로 고립된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  4. 제 3 항에 있어서, 패턴화된 투명 전도체는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 표면의 영역을 피복한 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  5. 제 1 항에 있어서, 첨가제는 고 시트 컨덕턴스 부분 중 적어도 하나 안에 퍼콜레이팅 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  6. 제 1 항에 있어서, 첨가제는 적어도 3의 애스펙트비를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  7. 제 1 항에 있어서, 저 시트 컨덕턴스 부분과 고 시트 컨덕턴스 부분은 실질적으로 시각적으로 구별할 수 없는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  8. 제 1 항에 있어서, 고 시트 컨덕턴스 부분과 저 시트 컨덕턴스 부분의 투과율 값의 차이는 약 5% 이하이고, 고 시트 컨덕턴스 부분과 저 시트 컨덕턴스 부분의 헤이즈 값의 차이는 약 5% 이하인 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  9. 제 1 항에 있어서, 첨가제는 제1 첨가제에 해당하고, 패턴화된 투명 전도체는 저 시트 컨덕턴스 부분에 포함된 제2 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  10. 제 9 항에 있어서, 제2 첨가제는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 표면의 영역 안에서 기판의 표면에 매립되고, 저 시트 컨덕턴스 부분 안에서 상기 제2 첨가제의 매립 범위는 고 시트 컨덕턴스 부분 안에서 제1 첨가제의 매립 범위보다 큰 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  11. 제 9 항에 있어서, 제2 첨가제는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 표면의 영역 안에서 기판의 표면에 매립되고, 상기 제2 첨가제는 퍼콜레이팅 네트워크의 형성을 억제하도록 처리된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  12. 제 9 항에 있어서, 제2 첨가제는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 기판의 표면의 영역에 부착된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  13. 제 9 항에 있어서, 패턴화된 투명 전도체는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 표면의 영역을 피복한 패턴화된 층을 더 포함하고, 제2 첨가제는 상기 패턴화된 층에 적어도 부분적으로 포함된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  14. 제 1 항에 있어서, 첨가제는 제1 첨가제에 해당하고, 표면은 제1 표면에 해당하며, 패턴화된 투명 전도체는 기판의 적어도 제2 반대쪽 표면에 적어도 부분적으로 매립된 제2 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  15. 제 1 항의 패턴화된 투명 전도체를 포함하는 터치 스크린 장치.
  16. 기판;
    기판의 적어도 일측 위에 배치된 코팅; 및
    고 시트 컨덕턴스 부분을 형성하기 위하여, 패턴에 따라서 상기 코팅의 표면에 매립된 첨가제를 포함하며,
    상기 첨가제는 표면으로부터 코팅 두께 미만인 깊이 이내에 국소화되고, 고 시트 컨덕턴스 부분은 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 갭에 의해서 이격되어 있는, 패턴화된 투명 전도체.
  17. 제 16 항에 있어서, 첨가제의 실질적으로 전부가 표면으로부터 코팅 두께의 75% 이하인 깊이 이내에 국소화된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  18. 제 16 항에 있어서, 첨가제는 은 나노와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  19. 제 16 항에 있어서, 고 시트 컨덕턴스 부분과 저 시트 컨덕턴스 부분의 흡광도 값의 차이는 약 5% 이하인 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  20. 제 16 항에 있어서, 첨가제는 제1 첨가제에 해당하고, 패턴화된 투명 전도체는 저 시트 컨덕턴스 부분에 포함된 제2 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  21. 제 20 항에 있어서, 제2 첨가제는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 표면의 영역 안에서 코팅의 표면에 매립되고, 저 시트 컨덕턴스 부분 안에서 상기 제2 첨가제의 표면 커버리지는 고 시트 컨덕턴스 부분 안에서 제1 첨가제의 표면 커버리지 미만인 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  22. 제 20 항에 있어서, 제2 첨가제는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 표면의 영역 안에서 코팅의 표면에 매립되고, 상기 제2 첨가제는 퍼콜레이팅 네트워크의 형성을 억제하도록 처리된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  23. 제 20 항에 있어서, 제2 첨가제는 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는 코팅의 표면의 영역에 부착된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  24. 제 16 항의 패턴화된 투명 전도체를 포함하는 터치 스크린 장치.
  25. 기판;
    기판의 영역을 피복한 패턴화된 층; 및
    고 시트 컨덕턴스 부분을 형성하기 위하여, 패턴화된 층의 표면에 매립된 첨가제를 포함하며,
    상기 첨가제는 표면으로부터 패턴화된 층의 두께 미만인 깊이 이내에 국소화되고, 기판의 측면 인접 영역이 저 시트 컨덕턴스 부분에 해당하는, 패턴화된 투명 전도체.
  26. 제 25 항에 있어서, 고 시트 컨덕턴스 부분의 시트 저항은 500Ω/sq 이하이고, 저 시트 컨덕턴스 부분의 시트 저항은 적어도 10,000Ω/sq 인 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  27. 제 25 항에 있어서, 첨가제의 실질적으로 전부가 표면으로부터 상기 패턴화된 층의 두께의 50% 이하인 깊이 이내에 국소화된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  28. 제 25 항에 있어서, 첨가제는 제1 첨가제에 해당하고, 패턴화된 투명 전도체는 저 시트 컨덕턴스 부분에 포함된 제2 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  29. 제 28 항에 있어서, 제2 첨가제는 기판의 측면 인접 영역에 부착된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  30. 제 28 항에 있어서, 패턴화된 층은 제1 패턴화된 층이고, 패턴화된 투명 전도체는 기판의 측면 인접 영역을 피복한 제2 패턴화된 층을 더 포함하며, 제2 첨가제는 적어도 부분적으로 제2 패턴화된 층에 포함된 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  31. 제 28 항에 있어서, 제1 첨가제는 적어도 3의 애스펙트비를 갖고, 제2 첨가제는 3 미만의 애스펙트비를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  32. 제 25 항에 있어서, 고 시트 컨덕턴스 부분과 저 시트 컨덕턴스 부분의 반사율 값의 차이는 약 5% 이하인 것을 특징으로 하는 패턴화된 투명 전도체.
  33. 제 25 항의 패턴화된 투명 전도체를 포함하는 터치 스크린 장치.

KR1020147007589A 2011-08-24 2012-08-24 패턴화된 투명 전도체 및 관련된 제조 방법 KR101694873B1 (ko)

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