KR20140136940A - 탄성중합체 기판 상의 투명 전도성 코팅 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가-지지되는 탄성중합체 기판 상에 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 투명한 전도성 물품, 및 상기 물품의 형성 방법에 관한 것이다.

Description

탄성중합체 기판 상의 투명 전도성 코팅{TRANSPARENT CONDUCTIVE COATINGS ON AN ELASTOMERIC SUBSTRATE}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 미국 가출원 연속 번호 61/604,127(2012년 2월 28일 출원)을 우선권으로 주장한다. 선출원의 개시내용은 본 출원의 개시내용의 일부로 간주된다(그리고 본원에 참고 인용된다).

기술 분야

본 발명은 투명 전도성 물품의 제법에 관한 것이다.

투명 전도성 코팅은 여러 가지의 전자장치 디바이스에 유용하다. 상기 코팅은 다수의 기능들, 예컨대 전자기(EMI 차폐) 및 정전기 손실을 제공하고, 광범위하게 다양한 응용예에서 광 투과성 전도성 층 및 전극으로서 작용한다. 상기 응용예로는, 비제한적 예로서, 터치 스크린 디스플레이, 무선 전자 보드, 광전 디바이스, 전도성 텍스타일 및 섬유, 유기 발광 다이오드(OLED), 전계발광 디바이스, 히터, 및 전기영동 디스플레이, 예컨대 e-페이퍼를 포함한다.

투명 전도성 코팅, 예컨대 미국 특허 7,566,360 및 7,601,406, 및 WO2006/135735에 기술된 것은 기판 상의 에멀션으로부터 코팅 및 건조된 전도성 나노입자의 자가-조립체로부터 형성된다. 코팅 단계 후, 나노입자는 광 투과성 무작위 형상의 셀의 망상체-유사 전도성 패턴으로 자가-조립된다. 통상의 기판은 비-탄성중합체 재료, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 유리를 포함한다.

탄성중합체 기판 상에 투명 전도성 코팅을 형성하는 공정이 개시된다. 상기 공정은 제1 기판에 에멀션을 도포하여 습윤 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 에멀션은 액체에 분산된 금속 나노입자를 포함하며, 이때 액체는 (i) 수비혼화성인 용매를 포함하는 유상 및 (ii) 물 또는 수혼화성 용매를 포함하는 수상을 포함한다. 액체를 코팅으로부터 증발시켜, 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 건조 코팅을 형성한다. 이후 경화성 탄성중합체 전구체 조성물을 건조 코팅 상에 침착시키고 경화시켜 자가-지지되기에 충분한 두께를 갖는 탄성중합체 기판을 형성한다. 제1 기판과 탄성중합체 기판을 분리하여 제1 기판에서 탄성중합체 기판으로 건조 코팅을 전달함으로써, 자가-지지되는 탄성중합체 기판 상에 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 물품을 형성한다.

본원에 사용된 용어 "나노입자"란 코팅되고 균일한 코팅을 형성할 수 있을 정도로 액체에 분산되기에 충분히 작은 미세 입자를 지칭한다. 이러한 정의는 평균 입도가 약 3 마이크로미터 미만인 입자를 포함한다. 예를 들면, 일부 실시에서, 평균 입도는 1 마이크로미터 미만이고, 일부 구체예에서, 입자는 1 치수 이상에서 0.1 마이크로미터 미만으로 측정된다.

용어 "광 투과성"이란 일반적으로 약 370 nm∼770 nm의 파장 범위에서 30%∼95%의 광 투과도를 나타낸다.

상기 공정의 실시는 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 탄성중합체 기판은 실리콘 기판일 수 있다. 셀은 무작위 형상의 셀일 수 있다. 금속 나노입자는 최종 물품에서 은 트래이스를 생성하는 은 나노입자를 포함할 수 있다. 에멀션은 유중수 에멀션 또는 수중유 에멀션일 수 있다. 실리콘 기판은 0.1 mm 이상, 예컨대 0.1 mm∼10 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 적당한 실록산의 예는 폴리디메틸실록산이다. 물품은 370 nm∼770 nm의 파장에서 광에 대해 80% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 물품은 10 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 나타낼 수 있으며, 이때 "시트 저항"은 전기 전도성의 척도로서 사용된다. 건조 코팅은 경화성 탄성중합체 전구체 조성물을 적용하기 전에 소결될 수 있다.

또한, 자가-지지되는 탄성중합체 기판 상에 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 투명한 전도성 물품이 기술된다.

본 발명의 하나 이상의 구체예의 상세한 내용은 하기 첨부된 도면 및 설명에 제시된다. 본 발명의 기타 특징, 목적, 및 장점은 설명 및 도면 그리고 청구범위로부터 자명할 것이다.

도 1은 실시예 3에 따라 제조된 프리 스탠딩하는 탄성중합체 실리콘 필름 상의 투명한 전도성 망상체의 광학적 현미경 사진이다.

금속 나노입자를 함유하는 액체 에멀션을 제1 기판 상에 투명 전도성 층을 형성하는 데 사용한다. 에멀션은 연속 액체 상, 및 연속 액체 상과 비혼화성이고 연속 액체 상 내에 분산된 도메인을 형성하는 분산된 액체 상을 포함한다. 일부 실시에서, 연속 상은 분산된 상보다 더욱 신속하게 증발된다. 적당한 에멀션의 일례는 유중수 에멀션이고, 이때 물은 분산된 액체 상이고 오일은 연속 상을 제공한다. 에멀션은 또한 수중유 에멀션의 형태일 수 있고, 이때 오일은 분산된 액체 상을 제공하고 물은 연속 상을 제공한다.

연속 상은 유기 용매를 포함할 수 있다. 적당한 유기 용매는 석유 에테르, 헥산, 헵탄, 톨루엔, 벤젠, 디클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 디클로로메탄, 니트로메탄, 디브로모메탄, 시클로펜탄온, 시클로헥산온 또는 이의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 연속 상에 사용된 용매(들)는 분산된 상, 예컨대 수상의 휘발성보다 높은 휘발성을 특징으로 한다.

분산된 액체 상에 적당한 재료는 물 및/또는 수혼화성 용매, 예컨대 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리콜, 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드, 아세토니트릴, 디메틸 설폭시드, N-메틸 피롤리돈을 포함할 수 있다.

에멀션은 또한 하나 이상의 유화제, 결합제 또는 이의 임의의 혼합물을 함유할 수 있다. 적당한 유화제는 비이온성 및 이온성 화합물, 예컨대 구입 가능한 계면활성제 SPAN^®-20(Sigma-Aldrich Co., 미국 미주리주 세인트 루이스 소재), SPAN^®-40, SPAN^®-60, SPAN^®-80(Sigma-Aldrich Co., 미국 미주리주 세인트 루이스 소재), 글리세릴 모노올레에이트, 나트륨 도데실설페이트, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 적당한 결합제의 예는 개질된 셀룰로스, 예컨대 분자량이 약 100,000∼약 200,000인 에틸 셀룰로스, 및 개질된 우레아, 예컨대 BYK-Chemie GmbH(독일 베젤 소재)에 의해 제조된 구입 가능한 BYK^®-410, BYK^®-411, 및 BYK^®-420 수지를 포함한다.

다른 첨가제들이 또한 에멀션 조제물의 유상 및/또는 수상에 존재할 수 있다. 예를 들면, 첨가제는, 비제한적 예로서, 반응성 또는 비-반응성 희석제, 산소 스캐빈저, 하드 코트 성분, 억제제, 안정화제, 착색제, 안료, IR 흡수제, 계면활성제, 습윤제, 평활제, 유동성 조절제, 점탄성조절제 또는 다른 유동성 개질제, 슬립 제제, 분산 조제, 소포제, 보습제, 및 부식 억제제를 포함할 수 있다. 하지만, 바람직하게는, 에멀션은 접착 개선제(즉, 나중에 형성되는 금속 트래이스의 제1 기판에의 접착을 증가시키는 재료)를 포함하지 않는다.

금속 나노입자는 전도성 금속, 또는 비제한적 예로서 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 구리 또는 이의 임의의 조합의 군에서 선택되는 금속 합금을 포함하는 금속 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직한 금속 나노입자는 은, 은-구리 합금, 은 팔라듐 또는 다른 은 합금 또는 미국 특허 5,476,535 및 7,544,229에 기술된 야금 화학 공정(MCP)으로 공지된 공정에 의해 제조된 금속 또는 금속 합금을 포함한다.

금속 나노입자는 꼭 그럴 필요는 없지만 주로 전도성 망상체의 트래이스의 일부가 된다. 상기 언급된 전도성 입자 이외에, 트래이스는 또한 다른 추가의 전도성 재료, 예컨대 금속 산화물(예, ATO 또는 ITO) 또는 전도성 중합체, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 추가의 전도성 재료는 다양한 형태, 비제한적 예로서, 입자, 용액 또는 겔화된 입자로 공급될 수 있다.

적당한 에멀션의 특정예는 전문이 참고 인용되는 미국 특허 번호 7,566,360에 기술된다. 상기 에멀션 조제물은 일반적으로 40∼80%의 유기 용매 또는 유기 용매 혼합물, 0∼3%의 결합제, 0∼4%의 유화제, 2∼10%의 금속 분말 및 15∼55%의 물 또는 수혼화성 용매를 포함한다.

제1 기판에 적당한 기판의 예는 유리, 종이, 금속, 세라믹, 텍스타일, 인쇄 회로 기판, 및 중합체 필름 또는 시트를 포함한다. 제1 기판은 연성 또는 강성일 수 있다. 적당한 중합체 필름은 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드(예, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 Dupont에 의한 Kapton^®), 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 제품, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 예컨대 PET 및 PEN, 아크릴레이트-함유 제품, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에폭시 수지, 이의 공중합체 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

코팅 조성물은 에멀션의 모든 성분들을 혼합시킴으로써 제조될 수 있다. 혼합물은 초음파 처리, 고전단 혼합, 고속 혼합, 또는 현탁액 및 에멀션 제조에 사용되는 다른 공지된 방법을 사용하여 균질화될 수 있다.

조성물은 바(bar) 스프레딩, 침지, 스핀 코팅, 딥핑, 슬롯 다이 코팅, 그라비어 코팅, 플렉소그래픽 플레이트 프린팅, 스프레이 코팅, 또는 임의의 다른 적당한 기법을 사용하여 제1 기판 상에 코팅될 수 있다. 일부 실시에서, 두께가 약 1∼200 미크론, 예컨대 5∼200 미크론에 도달할 때까지 균질화된 코팅 조성물을 제1 기판 상에 코팅한다.

에멀션을 제1 기판에 도포한 후; 열 적용 하에 또는 열 적용 없이 에멀션의 액체 부분을 증발시킨다. 액체가 에멀션으로부터 제거된 경우, 나노입자는 광 투과성 셀을 형성하는 전도성 트래이스의 망상체-유사 패턴으로 자가-조립된다.

일부 실시에서, 셀은 무작위 형상이다. 다른 실시에서, 공정은 규칙적인 패턴을 갖는 셀을 생성하도록 실시된다. 상기 공정의 예는 "패턴화된 코팅의 제조 방법"을 명칭으로 하는 USSN 61/495,582(2011년 6월 10일 출원)에 기술되어 있으며, 상기 출원은 본 출원과 동일한 양수인에게 양도됨으로써 그 전문이 참고 인용된다. 상기 공정에 따르면, 제1 기판의 표면 상에 조성물을 코팅하고 건조시켜, 코팅 동안 외부 힘을 가하고/가하거나 건조시킴으로써 기판의 선택된 영역에 연속 상보다는 분산된 도메인의 선택된 성장을 유도하면서 액체 캐리어를 제거한다. 외부 힘의 적용은, 외부 힘의 배치에 의해 확인되는 바와 같이, 비-휘발성 성분(나노입자)이 자가-조립되도록 하고 규칙적 간격(예, 규칙적 중심 간격)을 갖는 셀을 형성하는 트래이스를 포함하는 패턴의 형태로 코팅이 형성되도록 한다. 외부 힘의 적용은, 예를 들면 기판 표면 상에 조성물을 침착시킨 후 조성물에 대해 메이어 로드를 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 조성물은 그라비어 실린더를 사용하여 적용될 수 있다. 또다른 실시에서, 조성물 위에 리소그래픽 마스크를 배치한 후, 기판 표면 상에 조성물을 침착시킬 수 있다. 마스크의 경우, 조성물을 건조시키면, 마스크는 조성물이 마스크의 패턴에 상응한 패턴을 채용하도록 한다.

각 경우에, 이것은 패턴(특히, 건조된 코팅에서 셀 사이의 중심 간격)을 통제하는 외부 힘이다. 하지만, 셀을 형성하는 트래이스의 폭은 외부 힘에 의해 직접적으로 조절되지 않는다. 오히려, 에멀션의 특성 및 건조 조건이 트래이스 폭의 주요 결정요인이다. 이러한 방식으로, 외부 힘보다 실질적으로 더 좁은 라인은, 매우 미세한 선폭을 갖는 공정, 마스터, 및 재료를 개발하는 어려움 및 비용을 필요로 하는 일 없이, 쉽게 제조될 수 있다. 미세한 선폭은 에멀션 및 건조 공정에 의해 생성될 수 있다. 하지만, 외부 힘이 망상체 셀의 크기, 간격, 및 배향을 조절하는 데 (쉽고 저렴하게) 사용될 수 있다.

액체 제거 후, 코팅된 기판을 건조하고, 경우에 따라 소결시켜 전도성을 향상시킬 수 있다. 소결은 가열, 화학적 처리, 또는 이의 조합에 의해 달성될 수 있다. 다음으로, 예를 들면 바 스프레딩, 침지, 스핀 코팅, 딥핑, 슬롯 다이 코팅, 그라비어 코팅, 플렉소그래픽 플레이트 프린팅, 스프레이 코팅, 또는 임의의 다른 적당한 기법을 사용하여 코팅된 기판 상에 경화성 실리콘 조성물을 도포한다. 일부 실시에서, 약 0.1∼10 mm의 습윤 두께에 도달할 때까지 경화성 실리콘 코팅 조성물을 제1 기판 상에 코팅한다. 적당한 경화성 실리콘 코팅 조성물의 예는 알킬, 아릴, 알킬아릴, 및 플로오로실리콘을 포함하고, 폴리디메틸실록산 조성물이 바람직하다.

코팅 후, 실리콘 조성물을, 예를 들어 가열함으로써 0.5 mm∼10 mm 범위의 두께를 갖는 가교결합된 실리콘 기판을 형성한다. 프리 스탠딩(즉, 추가의 지지되는 층의 도움 없이 취급될 수 있음)인 탄성중합체 실리콘 기판을 생성하도록 특정 두께를 선택한다. 이후 제1 기판으로부터 가교결합된 실리콘 기판을 분리/박리하여 제1 기판에서 실리콘 기판으로 건조된 투명한 전도성 코팅을 전달한다. 생성된 탄성중합체 물품은 투과성(예, 370 nm∼770 nm 파장에서 광의 80% 이상의 투과율) 및 전도성(예, 10 옴/스퀘어 이하의 시트 저항)이다. 동시에, 이것은 연성이며 실질적으로는 신장되는 경우 이의 초기 전도성을 유지한 후 원래의 형상으로 회복되게 된다.

실시예

용어해설

테스트 방법

% 투과율 - Varian Cary 300 분광 광도계(Agilent, 미국 캘리포니아주 산타 클라라 소재)에 의해 370∼770 nm에서 측정됨

시트 저항 - Lutron MO-2002 밀리오움 미터(Lutron Electronic Enterprise Co., Ltd., 대만 소재)를 사용하여 측정됨. 동일 필름 샘플 상에 복수의 지점이 측정된 경우 범위로 기록될 수 있음.

신장 - INSTRON 모델 5982 테스팅 시스템(Instron, 미국 메사추세츠주 노어우드 소재)

전기 전도도 - Keithley 모델 236 소스 측정 유닛(Keithley, 미국 오하이오주 클리블랜드 소재)

표 1 및 2에는 사전혼합되는 조성물이 제시되고 이는 나중에 배합되어 표 3에 제시된 에멀션을 제조한다. 90% 강도에서 200 와트 초음파 균질화기(Bandelin GmbH, 독일 소재)를 사용하여 30초 동안 표 1에 제시된 분산액을 균질화하였다. 표 2의 성분을 배합하고 균일해질 때까지 혼합하였다.

실시예 1

우선 Bandelin 초음파 균질화기를 30초 동안 90% 강도에서 사용하여 분산액 및 용액 A를 함께 혼합한 후, 혼합물에 WS001을 첨가하고 90% 강도에서 30초 동안 균질화시킨 후 1분 정지 후 또다른 30초 동안 균질화시킴으로써 에멀션을 제조하였다.

30 ㎛ 메이어 로드를 사용하여 SH34 PET 상에 제조된 에멀션을 코팅하고 주위 조건 하에 건조함으로써, PET 상에 전도성 은 망상체를 생성하였다. 그리고나서 3분 동안 150℃에서 가열함으로써 망상체를 소결한 후, 1 몰 염산으로 1분 동안 세척한 후, 탈이온수로 30초 동안 세척한 후, 아세톤으로 30초 동안 세척한 후, 2분 동안 150℃에서 다시 가열하였다. 1분 동안 100% 플라즈마로 전도성 필름을 추가 처리하였다.(Nanos Low Pressure Plasma System, Diener Electronic, 미국 펜실베니아주 레딩 소재).

제조자의 지시에 따라 2부의 Sylgard 184 실리콘을 혼합하고 닥터 블레이드 코터를 사용하여 전도성 PET를 실리콘으로 추가 코팅하고, 상기 실리콘은 망상체를 갖는 PET의 측에 도포된다. 실리콘 코팅된 필름을 150℃에서 10분 동안 오븐에서 경화시켜 PET에 적층되는 경화된 실리콘 필름 층을 생성하였다. 냉각 후, 원래의 PET 기판에서 실리콘 필름을 서서히 박리하였다.

유사한 방식이지만, 전도성 은 망상체를 갖지 않는 PET 기판 상에 대조군 샘플을 제조하였다.

결과: PET에서 실리콘으로 전도성 은 망상체를 완전하게 전달하여, 두께가 0.6∼2.0 mm인 프리 스탠딩하는 연성 및 탄성중합체 실리콘 필름에 임베딩된 전도성 망상체를 제조하였다. 투과율 및 시트 저항은 표 4에 기록된다. 도 1은 생성된 투명한 전도성 실리콘 필름의 현미경 사진이다.

실시예 2

표 1∼3에 기술된 조성물을 갖는, 실시예 1에 기술된 에멀션을 제조하였다.

아세톤 중 0.6 중량% Synperonic NP-30 및 0.28 중량% PDMS의 용액을 사용하여 U46 PET 시트를 하도 처리하였다. 투명해질 때까지 하도제 용액을 초음파 혼합하고 12 ㎛ 메이어 로드를 사용하여 PET에 도포하고 실온에서 1분 동안 건조하였다.

30 ㎛ 메이어 로드를 사용하여 제조된 에멀션을 하도 처리된 PET 상에 코팅하고 주위 온도에서 건조시킴으로써, PET 상에 전도성 은 망상체를 생성하였다. 그리고나서 1 몰 염산으로 1분 동안 세척한 후, 탈이온수로 30초 동안 세척한 후, 아세톤으로 30초 동안 세척하고, 마지막으로 5분 동안 150℃에서 가열함으로써 망상체를 소결하였다.

제조자의 지시에 따라 2부의 Sylgard 184 실리콘을 혼합하고 닥터 블레이드 코터를 사용하여 전도성 PET를 실리콘으로 추가 코팅하고, 상기 실리콘은 망상체를 갖는 PET의 측에 도포된다. 실리콘 코팅된 필름을 150℃에서 10분 동안 오븐에서 경화시켜 PET에 적층되는 경화된 실리콘 필름 층을 생성하였다. 냉각 후, 원래의 PET 기판에서 실리콘 필름을 서서히 박리하였다.

결과: 전도성 은 망상체를 PET에서 실리콘으로 완전하게 전달하여, 두께가 0.6∼2.0 mm인 프리 스탠딩하는 연성의 실리콘 필름에 임베딩된 전도성 망상체를 생성하였다. 투과율 및 시트 저항은 표 4에 기록된다. 필름의 현미경 사진은 도 1의 외관과 유사하였다. 전도성 망상체를 갖는 실리콘 필름의 측의 표면 조도를 Dektak 조면계(Bruker Corporation, 독일 소재)를 사용하여 측정하고, 약 1 um의 조도가 밝혀졌다. 전도성 망상체가 없는 동일한 샘플의 면적의 표면 조도는 약 60 nm였다. 따라서, 전도성 망상체는 실리콘 필름의 표면 위로 약 1 ㎛ 돌출되었다.

실시예 3

다음과 같은 첨가에 의해 실시예 2에 기술된 샘플을 제조하였다: 가변 두께를 갖는 몰드를 구성함으로써 실리콘 필름의 두께를 조절하고, 상기 몰드에 전도성 PET 필름을 배치한 후 미경화된 실리콘을 도포하였다. 일단 도포되면, 이후 미경화된 실리콘을 평활하게 하여 몰드의 상부와 편평하게 하였다.

결과: 전도성 은 망상체를 PET에서 실리콘으로 완전하게 전달하여, 표 5에 기록된 가변 두께 및 특성을 갖는, 프리 스탠딩하는 연성의 실리콘 필름에 임베딩된 전도성 망상체를 생성하였다.

실시예 4

실시예 3에 기술된 바와 같이 6 mm의 두께를 갖도록 실시예 2에 기술된 바와 같이 샘플을 제조하였다. 샘플로부터 대략 2 X 2 cm 조각을 절단하고 Instron의 죠스(jaws)에 배치하였다. 2개의 좁은 편평한 금속 테이프를 Instron 죠스와 실리콘 필름의 전도성 망상체 측 사이에 배치함으로써, 전기 전도도 테스팅에 사용되는 접촉부를 제공하였다. Instron 죠스를 잡아당김으로써 샘플을 신장시켜서, 금속 접촉부를 Keithley 미터와 연결하고 전기 전도도를 기록하였다. 신장은 1.66 mm에서 중단하였다.

결과:

표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 샘플을 신장시킴에 따라 샘플의 전기 전도도는 두 자릿수 이상 감소하여, 대략 8% 신장에서 0에 도달하였다. 표 6에 제시되지는 않았지만, Instron 죠스가 원래의 비신장된 치수로 샘플을 되돌리는 경우, 전기 전도도는 0.25 S의 대략 원래의 값으로 되돌아갔다. 이것은 또한 전도성 은 망상체를 갖는 실리콘 필름이 변형, 즉 신장될 수 있고, 이후 어떠한 영구적 변형없이 이의 원래의 비신장된 치수로 되돌아간다는 것을 입증하였다.

실시예 5

실시예 2에 기술된 바와 같이 샘플을 제조하였다.

샘플로부터 대략 2 x 2 cm 조각을 절단하였다. 전도성 망상체의 각 단부와 전기 접촉이 일어나도록 상기 조각의 정반대쪽 단부에 2개의 좁은 편평한 금속 테이프를 부착하였다. 이후 시트 저항을 측정할 수 있도록 마이크로-오움 미터(Model 34420A, Agilent Technologies, 미국 캘리포니아주 산타 클라라 소재)에 금속 테이프를 연결하였다.

금속 테이프를 갖는 샘플의 단부를 움켜잡기 위해 클램프를 사용하여, 벤딩 각도 및 시트 저항을 모니터링하면서, 샘플을 U-형상으로 서서히 벤딩한 후, 원래의 편평한 형상으로 벤딩을 반전시켰다. 2개의 가상선의 교차점에서 벤딩 각도를 측정하고, 상기 선은 클램핑 지점에서 필름의 표면과 동일 평면 상에 있는 것인데, 예를 들면 필름이 (벤딩되지 않고) 편평한 경우 각도는 0도이고, 필름이 완전히 U-형상으로 벤딩되는 경우, 각도는 180도인 것이다. 필름의 단부만이 클램핑되었기 때문에, 필름은 자연적으로 날카로운 V-벤드를 갖는 것보다는 벤딩 동안 곡선 형상인 것으로 추정된다.

2회의 벤딩 실험을 실시하였는데, 하나는 (예를 들어, U 형상의 내부 상에서, 망상체를 압축시키는) 샘플의 오목면 상의 전도성 망상체에 의한 것이고, 하나는 (예를 들어, U 형상의 외부 상에서, 망상체를 팽창시키는) 샘플의 볼록면 상의 전도성 망상체에 의한 것이다. 결과는 표 7에 제시되고 벤딩 사이클 동안 시트 저항(옴/스퀘어)을 입증하였다.

본 발명에는 다수의 구체예가 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 다양한 변형이 일어날 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 실리콘 이외에 탄성중합체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들면, 적당한 기판은 천연 및 합성 고무를 포함한다. 대표적 예는 폴리아크릴 고무, 플로오로탄성중합체, 퍼플로오로탄성중합체, 니트릴 고무, 폴리부타디엔 고무, 및 스티렌-부타디엔 고무를 포함한다. 추가로, 초기 투명한 전도성 코팅을 형성하기 위한 다른 조성물 및 공정은, 예를 들어 (a) US 2011/0193032 및 (b) US 2011/0124252에 기술된다. 따라서, 다른 실시예가 하기 청구범위의 범위 내에 있다.

Claims (21)

1. 탄성중합체 기판 상에 투명 전도성 코팅을 형성하는 방법으로서,
   (a) 액체에 분산된 금속 나노입자를 포함하는 에멀션을 제공하는 단계로서, 상기 액체는 (i) 수비혼화성인 용매를 포함하는 유상 및 (ii) 물 또는 수혼화성 용매를 포함하는 수상을 포함하는 것인 단계;
   (b) 에멀션을 제1 기판에 도포하여 습윤 코팅을 형성하는 단계;
   (c) 코팅으로부터 액체를 증발시켜, 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 건조 코팅을 형성하는 단계;
   (d) 건조 코팅 상에 경화성 탄성중합체 전구체 조성물을 침착시키는 단계;
   (e) 조성물을 경화시켜 자가-지지되기에 충분한 두께를 갖는 탄성중합체 기판을 형성하는 단계; 및
   (f) 제1 기판과 탄성중합체 기판을 분리하여 제1 기판에서 탄성중합체 기판으로 건조 코팅을 전달하고 자가-지지되는 탄성중합체 기판 상에 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 물품을 형성하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 셀은 무작위 형상의 셀인 방법.
3. 제1항에 있어서, 금속 나노입자는 은 나노입자를 포함하는 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 에멀션은 유중수 에멀션을 포함하는 것인 방법.
5. 제1항에 있어서, 에멀션은 수중유 에멀션을 포함하는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 탄성중합체 기판은 두께가 0.1 mm 이상인 방법.
7. 제1항에 있어서, 탄성중합체 기판은 두께가 0.1 mm∼10 mm의 범위인 방법.
8. 제1항에 있어서, 경화성 탄성중합체 전구체 조성물은 경화성 탄성중합체 실리콘 조성물을 포함하고, 탄성중합체 기판은 실리콘 기판을 포함하는 것인 방법.
9. 제8항에 있어서, 실리콘 기판은 폴리디메틸실록산을 포함하는 것인 방법.
10. 제1항에 있어서, 물품은 370 nm∼770 nm의 파장 범위에서 광에 대해 80% 이상의 투과율을 나타내는 것인 방법.
11. 제1항에 있어서, 물품은 10 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 나타내는 것인 방법.
12. 제1항에 있어서, 경화성 탄성중합체 전구체 조성물의 도포 전에 건조된 코팅을 소결하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
13. 자가-지지되는 탄성중합체 기판 상에 광 투과성 셀을 형성하는 전기 전도성 금속 트래이스의 망상체를 포함하는 투명한 전도성 물품.
14. 제13항에 있어서, 셀은 무작위 형상의 셀인 물품.
15. 제13항에 있어서, 금속 트래이스는 은 트래이스를 포함하는 것인 물품.
16. 제13항에 있어서, 탄성중합체 기판은 두께가 0.1 mm 이상인 물품.
17. 제13항에 있어서, 탄성중합체 기판은 두께가 0.1 mm∼10 mm의 범위인 물품.
18. 제13항에 있어서, 탄성중합체 기판은 실리콘 기판을 포함하는 것인 물품.
19. 제18항에 있어서, 실리콘 기판은 폴리디메틸실록산을 포함하는 것인 물품.
20. 제13항에 있어서, 370 nm∼770 nm의 파장 범위에서 광에 대해 80% 이상의 투과율을 나타내는 것인 물품.
21. 제13항에 있어서, 10 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 나타내는 것인 물품.

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