TW201604898A - 圖案化透明導體及相關組成物以及製造方法 - Google Patents

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詹姆斯 昆德拉特
安德烈 洛克斯利
阿瓊D 史利尼維斯
J 盧梭 倫札斯
詹姆斯W 伯奇特
生 彭
芬凱特 辛德費爾
雷夫E 柯恩布雷基
克里斯多福L 安德森
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Abstract

一種圖案化透明導體之製造方法包含:(1)提供一透明導體,其含有由一金屬形成之奈米線;及(2)使一抑制滲漏組成物施用至透明導體之一部份,以使包含於此部份內之奈米線部份降解。抑制滲漏組成物含有用於此金屬之一錯合劑。

Description

圖案化透明導體及相關組成物以及製造方法 相關申請案對照參考資料
本申請案主張於2014年6月6日申請之美國臨時申請案第62/009,101號案,於2014年6月13日申請之美國臨時申請案第62/012,241號案,及於2015年5月6日申請之美國臨時申請案第62/157,817號案之利益,此等案之揭露在此被完整併入以供參考。
技術領域
本揭露一種係有關於併入導電結構之裝置。更特別地,本揭露係有關於併入導電結構以賦予諸如導電性及低可見度圖案化之功能的圖案化透明導體。
背景
一透明導體能透光,同時提供一導電路徑以使電流流過包含透明導體之一裝置。傳統上,一透明導體係以經摻雜之金屬氧化物(諸如,經錫摻雜之氧化銦(或ITO))的一塗層形成,其係置於一玻璃或塑膠基材之頂面上。ITO塗層典型上係經由使用一乾式方法形成,諸如,經由使用特定化之物理蒸氣沉積(例如,噴濺)或特定化之化學蒸氣沉 積技術。形成之塗層會展現良好導電性。但是,用於形成ITO塗層之技術的缺點包括高成本、高製程複雜性、密集能量需求、用於設備之高資本支出,及差的生產力。
對於某些應用,一透明導體之圖案化對於形成導 電軌跡及此等軌跡間之絕緣間隙係所期望的。於ITO塗層之情況,圖案化典型上係經由光微影術完成。但是,經由光微影術及相關遮蔽及蝕刻方法移除材料進一步加重製程複雜性、能量需求、資本支出,及差的用於使以ITO為主之透明導體圖案化之生產力。再者,圖案化透明導體之低可見度對於諸如觸控螢幕之某些應用係所期望的。用於ITO塗層之傳統圖案化技術典型上造成眼睛可見到之圖案,此對於此等應用可能係非所期望的。
據此背景,出現發展此處所述之透明導體及相關的組成物與製造方法之需求。
概要
於某些實施例,一種圖案化透明導體之製造方法包含:(1)提供一透明導體,其含有由一金屬形成之奈米線;及(2)使一抑制滲漏組成物施用至透明導體之一部份,以部份降解包含於此部份內之奈米線。抑制滲漏組成物包含用於此金屬之一錯合劑。
於另外實施例,一抑制滲漏組成物係被組配成用於施用至由一金屬形成之導電結構,且包含:(1)用於此金屬之一錯合劑;(2)一聚合物結合劑;及(3)一溶劑。此錯合 劑具有化學式:
其中,R1、R2、R3,及S係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,L係選自伸烷基基團、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,A及B係獨立地選自氮、磷、砷、銻,及鉍,且n係0之整數,且其中,對於n>1:n個單元之不同者中之L可為相同或不同,且係獨立地選自伸烷基基團、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,於n個單元之不同者中的S可為相同或不同,且係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,且於n個單元之不同者中之B可為相同或不同,且係獨立地選自氮、磷、砷、銻,及鉍。
於另外實施例,一抑制滲漏組成物係組配成用於施用至由一金屬形成之導電結構,且包含:(1)用於此金屬之一錯合劑;(2)用於此金屬之一還原劑;(3)一聚合物結合 劑;及(4)一溶劑。
於另外實施例,一圖案化透明導體包含:(1)一 基材;(2)第一導電結構,其係置於基材之相對應於一較低導電部的一第一區內;及(3)第二導電結構,其係置於基材之相對應於一較高導電部的一第二區內。低導電部之片電阻係較高導電部之片電阻的至少100倍,且於較低導電部內之第一導電結構的一表面區覆蓋率係少於較高導電部內之第二導電結構的表面區覆蓋率,且係其至少20%。
120‧‧‧透明導體
126‧‧‧透明導體
130‧‧‧奈米線
132‧‧‧基材
134‧‧‧上嵌入表面
138‧‧‧嵌入區
154‧‧‧奈米線
156‧‧‧頂嵌入表面
158‧‧‧塗層
160‧‧‧底層
162‧‧‧嵌入區
170‧‧‧透明導體
172‧‧‧奈米線
174‧‧‧底層
176‧‧‧外塗層
200‧‧‧乾組成物
202‧‧‧導電結構
204‧‧‧嵌入流體
206‧‧‧宿主材料
208‧‧‧乾組成物
210‧‧‧底層
212‧‧‧導電結構
214‧‧‧嵌入流體
216‧‧‧宿主材料
218‧‧‧濕組成物
220‧‧‧底層
222‧‧‧導電結構
224‧‧‧宿主材料
226‧‧‧乾組成物
228‧‧‧嵌入流體
238‧‧‧濕組成物
240‧‧‧底層
242‧‧‧導電結構
300‧‧‧導電結構
302‧‧‧基材
304‧‧‧底層
306‧‧‧塗層
308‧‧‧外塗層
310‧‧‧較高導電部
312‧‧‧較低導電部
400‧‧‧導電結構
402‧‧‧基材
404‧‧‧底層
406‧‧‧塗層
408‧‧‧外塗層
410‧‧‧較低導電部
412‧‧‧較高導電部
414‧‧‧遮罩
416‧‧‧平面化塗層
2400‧‧‧觸控感應器置
2402‧‧‧圖案化透明導電電極
2404‧‧‧薄膜分離器
2406‧‧‧圖案化透明導電電極
2408‧‧‧剛性觸控螢幕
圖式簡要說明
為了更瞭解本揭露之某些實施例的性質及目的,需參考與所附圖式結合之下列詳細說明。
圖1A及圖1B係例示依據本揭露之實施例實施之透明導體的範例。
圖1C係例示依據本揭露之一實施例實施之一透明導體的一另外範例。
圖2A及圖2B係例示依據本揭露的實施例之用於使結構表面嵌入乾組成物內之製造方法的範例。
圖2C係例示依據本揭露的一實施例之用於使結構表面嵌入一濕組成物內之一製造方法。
圖2D係例示依據本揭露的一實施例之用於使結構併入一濕組成物內之一製造方法。
圖3係例示依據本揭露的一實施例之用於奈米線之一切割機構模型化之範例。
圖4係例示依據本揭露的一實施例之接受一切斷或切割機構或動作的金屬奈米線之示意範例。
圖5係例示依據本揭露的一實施例之接受一切斷或切割機構或動作的金屬奈米線之另一示意範例。
圖6係例示依據本揭露的一實施例之接受一切斷或切割機構或動作的金屬奈米線之另一示意範例。
圖7A、圖7B、圖7C、圖8A、圖8B、圖8C、圖9A、圖9B,及圖9C係例示依據本揭露的實施例之圖案化透明導體的製造方法。
圖10A、圖10B、圖10C、圖11A、圖11B、圖11C、圖12A、圖12B、圖12C、圖13A、圖13B、圖13C、圖14A、圖14B,及圖14C係例示依據本揭露的實施例之圖案化透明導體之製造方法。
圖15係例示依據本揭露的一實施例之一投影電容式觸控感應器裝置的一範例。
圖16係依據本揭露的一實施例,於未施用一導電改質劑或於施用之前,之嵌入一基材內的一銀奈米線網絡之一掃瞄式電子顯微術(或SEM)影像。
圖17係依據本揭露的一實施例之於施用過氧化氫後之以銀奈米線嵌入的基材之一SEM影像。
圖18係依據本揭露的一實施例之於施用氧化鋁後的一以銀奈米線嵌入之基材的一SEM影像。
圖19係依據本揭露的一實施例之於施用聚乙烯亞胺後的一以銀奈米線嵌入之基材的一SEM影像。
圖20係依據本揭露的一實施例之於施用雙(六伸甲基)三胺後的一以銀奈米線嵌入之基材的一SEM影像。
圖21A係於施用雙(六伸甲基)三胺後之以含有約0.6重量%之氯化銀的銀奈米線嵌入之一基材的一SEM影像,且圖21B係依據本揭露之一實施例於施用雙(六伸甲基)三胺後之以含有約3.41重量%之氯化銀的銀奈米線嵌入之一基材的一SEM影像。
圖22(上面板)係以100體積%之二伸乙基三胺(或DETA)處理之銀奈米線的一SEM影像,且圖22(下面板)係依據本揭露的一實施例之以於異丙醇(或IPA)中之50體積%DETA處理之銀奈米線的一SEM影像。
圖23係依據本揭露的一實施例之以辛胺處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖24係依據本揭露的一實施例之以癸胺處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖25係依據本揭露的一實施例之以三伸乙基四胺處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖26(上面板)係以N-甲基乙二胺處理之銀奈米線的一SEM影像,且圖26(下面板)係依據本揭露的一實施例之影像的放大圖。
圖27係依據本揭露的一實施例之以N,N’-二甲基乙二胺處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖28係依據本揭露的一實施例之以N,N’-二異丙基乙二胺處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖29係依據本揭露的一實施例之以硫代硫酸鈉 處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖30係未經處理的銀奈米線之一SEM影像,圖31 係以雙(六伸甲基)三胺處理的銀奈米線之一SEM影像,且圖32係依據本揭露的一實施例之以硫代硫酸鈉處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖33係陳述依據本揭露的一實施例之一圖案化 透明導體樣品中的銀奈米線長度之測量結果。
圖34係依據本揭露的一實施例之以由約5重量% 之硫氰酸鈉及0重量%之抗壞血酸所組成的一抑制滲漏組成物處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖35係依據本揭露的一實施例之以由約5重量% 之硫氰酸鈉及約0.1重量%之抗壞血酸所組成之一抑制滲漏組成物處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖36係依據本揭露的一實施例之以由約5重量% 之硫氰酸鈉及約0.5重量%之抗壞血酸所組成之一抑制滲漏組成物處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖37係依據本揭露的一實施例之以由約5重量% 之硫氰酸鈉及約1重量%之抗壞血酸所組成之一抑制滲漏組成物處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖38係依據本揭露的一實施例之以由約5重量% 之硫氰酸鈉及約5重量%之抗壞血酸所組成之一抑制滲漏組成物處理的銀奈米線之一SEM影像。
圖39係依據本揭露的一實施例之以由約5重量% 之硫氰酸鈉及約10重量%之抗壞血酸所組成之一抑制滲漏組成物處理的銀奈米線之一SEM影像。
詳細說明 定義
下列定義應用於描述有關於本揭露之某些實施例的某些方面。此等定義可於此同樣地擴展。
於此處使用時,除了上下文明確作其它指示以外,單數術語“一個”、“一”,及“該”包括複數個提及物。因此,例如,除了上下文明確作其它指示以外,提及一物件可包含多數個物件。
於此處使用時,術語“組”係指一或多個物件之一集合。因此,例如,一組物件可包括單一物件或多數個物件。一組之物件亦可指此組之成員。一組之物件可為相同或不同。於某些情況,一組之物件可共享一或多個共同特徵。
於此處使用時,術語“相鄰”係指接近或鄰接。相鄰物件可彼此分隔開,或可彼此實際直接接觸。於某些情況,相鄰物件可彼此連接或可彼此一體成型。
於此處使用時,術語“連接”、“經接連”及“連結”係指一操作性偶合或聯結。經連接之物件可彼此直接偶合,或可彼此間接偶合,諸如,經由另一組物件。
於此處使用時,術語“實質上”、“實質”及“約”係用以描述及說明小差異。當與一事件或狀況結合使用時, 術語可指此事件或狀況係精確地發生之情況及此事件或狀況很接近地發生之情況。當與一數值結合使用時,此術語可指少於或等於±10%,諸如,少於或等於±5%,少於或等於±4%,少於或等於±3%,少於或等於±2%,少於或等於±1%,少於或等於±0.5%,少於或等於±0.1%,或少於或等於±0.05%。
於此處使用時,術語“選擇性”及“選擇性地”意指 其後所述之事件或狀況可能發生或可能不發生,及描述包含其中事件或狀況發生之情況及其不發生之情況。
於此處使用時,相對術語,諸如,“內”、“內部”、 “外”、“外部”、“頂”、“底”、“前”、“後”、“背”、“較高”、“向上”、“較低”、“向下”、“垂直”、“垂直地”、“側面”、“側面地”、“上”,及“下”,係指一組物件彼此相關之位向,諸如,依據圖式,,但此等物件於製造或使用時無需一特別位向。
於此處使用時,術語“奈米範圍”或“nm範圍”係指 從約1奈米(“nm”)或約1微米(“μm”)之一尺寸範圍。此nm範圍包括“較低之nm範圍”,其係指從約1nm至約10nm之一尺寸範圍,“中間nm範圍”,其係指從約10nm至約100nm之一尺寸範圍,及“較高nm範圍”,其係指從約100nm至約1μm之一尺寸範圍。
於此處使用時,術語“微米範圍”或“μm範圍”係指 從約1μm至約1毫米(“mm”)之一尺寸範圍。μm範圍包括“較低μm範圍”,其係指從約1μm至約10μm之一尺寸範圍,“中間μm範圍”,其係指從約10μm至約100μm之一尺寸範圍, 及“較高μm範圍”,其係指從約100μm至約1mm之一尺寸範圍。
於此處使用時,術語“縱橫比”係指一物件之一最 大尺寸或程度及此物件之剩餘尺寸或程度(或此物直之剩餘尺寸或程度之平均)的比率。於某些情況,一物件之剩餘尺寸可實質上相同,且剩餘尺寸之平均可實質上相對應於剩餘尺寸之任一者。於某些情況,一物件之一最大尺寸或程度可與此物件之一主要軸對齊或沿主要軸此延伸,而此物件之剩餘尺寸可與此物件之個別次要軸對齊或沿此次要軸延伸。例如,一圓柱體之縱橫比係指此圓柱體之長度及此圓柱體之截面直徑的比率。作為另一例子,一橢球體之縱橫比係指沿著此橢球體之一主要軸的尺寸與沿著此橢球體之一次要軸的尺寸之比率。
於此處使用時,術語“奈米尺寸”物件係指具有至 少一於nm範圍的尺寸之一物件。一奈米尺寸物件可具有廣泛各種形狀之任何者,且可由廣泛各種材料形成。奈米尺寸物件之範例包括奈米線、奈米管、奈米片、奈米顆粒,及其它奈米結構。
於此處使用時,術語“奈米線”係指實質上係實心 之一伸長的奈米尺寸物件。典型上,一奈米線具有於nm範圍之一側向尺寸(例如,長度、直徑,或表示平均橫跨正交方向之寬度或直徑的型式之一截面尺寸),於μm範圍之縱向尺寸(例如,長度),及約3或更大,諸如,約10或更大之縱橫比。
於此處使用時,術語“奈米片”係指實質上係實心 之一片狀奈米尺寸物件。
於此處使用時,術語“奈米管”係指一伸長之中空 奈米尺寸物件。典型上,一奈米管具有nm範圍之側向尺寸(例如,寬度、外直徑,或表示平均橫跨正交方向之寬度或外直徑的型式之一截面尺寸),於μm範圍之縱向尺寸(例如,長度),及約3或更大,諸如,約10或更大之縱橫比。
於此處使用時,術語“奈米顆粒”係指通常或實質 上係球狀或似球狀之一奈米尺寸物件。典型上,一奈米顆粒之每一尺寸(例如,呈寬度、直徑,或表示平均橫跨正交方向之寬度或直徑的型式之一截面尺寸)係於nm範圍,且奈米顆粒具有少於約3,諸如,約1之縱橫比。
於此處使用時,術語“微米尺寸”物件係指於至少 一尺寸具有μm範圍之一物件。典型上,一微米尺寸物件之每一尺寸係於μm範圍或超過μm範圍。一微米尺寸物件可具有廣泛各種形狀之任何者,且可由廣泛各種不同材料形成。微米尺寸物件之範例包括微米線、微米管、微米顆粒,及其它微米結構。
於此處使用時,術語“微米線”係指實質上係實心 之一伸長微米尺寸物件。典型上,一微米線具有μm範圍之側向尺寸(例如,呈寬度、直徑,或表示平均橫跨正交方向之寬度或直徑的型式之一截面尺寸),及約3或更大,諸如,約10或更大之縱橫比。
於此處使用時,術語“微米管”係指一伸長中空微 米尺寸物件。典型上,一微米管具有於μm範圍之一側向尺寸(例如,呈寬度、外直徑,或表示平均橫跨正交方向之寬度或外直徑的型式之一截面尺寸),及約3或更大,諸如,約10或更大之縱橫比。
於此處使用時,術語“微米顆粒”係指通常或實質 上係球狀或似球狀之一微米尺寸物件。典型上,一微米顆粒之每一尺寸(例如,呈寬度、直徑,或表示平均橫跨正交方向之寬度或直徑的型式之一截面尺寸)係於μm範圍,且奈米顆粒具有少於約3,諸如,約1之縱橫比。
另外,濃度、含量、比率,及其它數值有時於此 處係以一範圍型式呈現。瞭解到此範圍型式係供方便及簡要而使用,且需瞭解係靈活地包含以一範圍之界限明確特定之數值,但亦包括於此範圍內所包含之所有個別數值或子範圍,如同每一數值及子範圍被明確特定般。例如,於約1至約200之範圍的比率需瞭解係包含約1及約200之明確描述極限,但亦包含諸如約2、約3,及約4之個別比率,及諸如約10至約50、約20至約100等之子範圍。
透明導體
本揭露之實施例係有關於導電結構,諸如,金屬 奈米線,其係被併入供作為透明導體或其它型式裝置之單層或多層的基材內。透明導體之實施例展現改良性能(例如,較高之導電性及導熱性,及較高之透光性),與由組成物及製造方法而產生之生本利益。於某些實施例,透明導體可藉由一表面嵌入方法製造,其中,導電結構係物理性 嵌入一基材內,同時保留宿主材料之所欲特徵(例如,透明性),且賦予形成透明導體另外之所欲特徵(例如,導電性)。 於其它實施例,透明導體可藉由另外方法製造,諸如,一外塗覆方法。於某些實施例,透明導體可被圖案化,以便含有具有第一片電阻之一第一組部份,及具有比第一片電阻更低之第二片電阻的一第二組部份。第一組部份可相對應於作為導電軌跡或格柵之較高片導電性(或較低片電阻)的部份,而第二組部份可相對應於作為使導電軌跡電絕緣之間隙的較低片導電性(或較高片電阻)之部份。導電結構可表面嵌入或併入一基材之相對應此等部份之任一者或二者的區域內。
圖1A及圖1B係例示依據本揭露之實施例實施的 透明導體120及126之範例。特別地,圖1A係形成一滲透網絡的經表面嵌入之奈米線130的示意圖,其係部份露出且部份埋入一基材132之一上嵌入表面134內。嵌入表面134亦可為基材132之一底表面,或基材132之不同側上的多個表面(例如,上表面及底表面)可以相同或不同之奈米線嵌入。如圖1A所例示,奈米線130之網絡係局部化而與嵌入表面134相鄰及於基材132之一嵌入區138內,且基材132之剩餘部份係大半或實質上缺乏奈米線130。於此例示實施例,嵌入區138係相對較薄(例如,具有比基材132之整體厚度更少或遠為更少之厚度,或具有可與奈米線130之特徵尺寸相比擬之厚度),因此,可稱為“平面狀”或“似平面狀”。透明導體120可被圖案化,使得圖1A可表示圖案化透明導體120之一特別 部份的圖,諸如,一較高片導電性部份。圖1A亦可表示一較低片導電性部份的圖,其中,奈米線130之網絡經處理或其以它方式加工,形成降低之導電性。
圖1B係形成一滲透網絡之經表面嵌入的奈米線 154之示意圖,其係部份露出及部份埋入一塗層或頂層158之一頂嵌入表面156內,此塗層158係置於一底層160之頂面上,且一起構成一個二層基材。如圖1B所例示,奈米線154之網絡可為局部化而與嵌入表面156相鄰且於塗層158之一嵌入區162內,且塗層158之剩餘部份係大半或實質上缺乏奈米線154。亦被考量者係奈米線154可分佈於塗層158內之一較大體積部份的各處,諸如,於具有可與奈米線154之特徵尺寸相比擬的厚度之一相對較薄的塗層之情況。於此例示之實施例,嵌入區162係相對較薄,因此,可稱為“平面狀”或“似平面狀”。透明導體126可圖案化,使得圖1B可表示圖案化透明導體126之一特別部份的圖,諸如,一較高片導電性部份。圖1B亦可表示一較低片導電性部份之圖,其中,奈米線154之網絡係經處理或以其它方式加工,形成降低之導電性。
圖1C係例示依據本揭露之一實施例實施的一 透明導體170之一另外範例。特別地,圖1C係形成一滲透網絡之奈米線172的示意圖,其係置於一底層174之頂部上,且係至少部份併入置於底層174頂部上及奈米線172上之一外塗層或一頂層176內及以此層圍繞。如圖1C所例示,奈米線172之網絡可經局部化而與底層174相鄰及於外塗層176 之一底部區內,且外塗層176之剩餘部份係大半或實質上缺乏奈米線172。亦被考量者係奈米線172可分佈於外塗層176內之一較大體積部份各處,諸如,於具有可與奈米線172之特徵尺寸相比擬之厚度的一相對較薄之外塗層的情況。於一相對較薄之外塗層的情況,至少一些奈米線172可部份曝露於外塗層176之一頂表面。透明導體170可圖案化,使得圖1C可表示圖案化透明導體170之一特別部份的圖,諸如,一較高片導電性部份。圖1C亦可表示一較低片導電性部份之圖,其中,奈米線172之網絡係經處理或以其它方式加工而形成降低之導電性。亦被考量者係奈米線172可部份嵌入底層174內(例如,相似於圖1A之實施),然後,以外塗層176塗覆。
此處所述之某些透明導體之一方面係於一基材 之至少一部份內提供諸如金屬奈米線之導電結構的一垂直濃度梯度或分佈,即,沿著基材之厚度方向的一梯度或分佈。於一基材或一塗層內之大量併入目標係於整個基材或塗層提供一相對較均勻的濃度分佈。相反地,此處描述之特定透明導體容計於一基材之至少一部份的一嵌入區內,依據導電結構之局部化的可變化可控制之濃度分佈。對於某些實施,於一組嵌入區內之導電結構局部化的程度係使得至少大多數(以重量、體積,或數量密度)之結構係包含於嵌入區內,諸如,至少60%(重量、體積,或數量密度)之結構亦被包含,至少約70%(重量、體積,或數量密度)之結構亦被包含,至少約80%(重量、體積,或數量密度)之結構亦 被包含,至少約90%(重量、體積,或數量密度)之結構亦被包含,或至少約95%(重量、體積,或數量密度)之結構亦被包含。例如,實質上所有結構可於嵌入區內局部份,使得基材之剩餘部份係實質上嵌乏此等結構。於一圖案化透明導體之情況,導電結構之局部化可依據一基材內之一水平濃度梯度或分佈而改變,或於包含於橫過圖案化透明導體內之多個層而改變。
諸如奈米線130,154,及172之導電結構可由各 種不同之導電或半導電之材料形成,包括金屬(例如,銀(或Ag)、鎳(或Ni)、鈀(或Pd)、鉑(或Pt)、銅(或Cu),及金(或Au))、金屬合金、半導體(例如,矽(或Si)、磷化銦(或InP),及氮化鎵(或GaN))、類金屬(例如,碲(或Te))、選擇性經摻雜且透明之導電氧化物及硫族化物(例如,選擇性經摻雜且透明之金屬氧化物及硫族化物,諸如,氧化鋅(或ZnO))、導電聚合物(例如,聚(苯胺)、聚(乙炔)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(對苯硫醚)、聚(對伸苯基乙烯)、聚(3-烷基噻吩)、聚吲哚、聚(芘)、聚(咔唑)、聚(甘菊藍)、聚(吖庚因)、聚(芴)、聚(萘)、黑色素、聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)(或PED0T)、聚(苯乙烯磺酸酯)(或PSS)、PEDOT-PSS、PEDOT-聚(甲基丙烯酸)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(C-61-丁酸甲酯),及聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-己氧基)-1,4-伸苯基乙烯,其等之任何組合。於由金屬或金屬合金形成之奈米線的情況,此一金屬奈米線之一特別範例係銀奈米線。奈米線可具有一核殼式組態或一核多殼式組態,且可併入一金屬鹵 化物殼或一金屬氧化物殼,或其它金屬鹵化物或金屬氧化物部份。
雖然某些實施例於奈米線之情況下作說明,但另 外實施例可包含其它型式之奈米尺寸結構(或奈米結構s),以替代奈米線或與其組合。進一步之實施例可被實施包含微米尺寸結構(或微米結構s),以替代奈米線或與其組合。 一般,奈米結構及微米結構可由各種不同材料形成,包括金屬、金屬合金、半導體、類金屬、可選擇性經摻雜且係透明之導電氧化物及硫族化物、導電聚合物、絕緣體,及此等之任何組合。為賦予導電性,奈米結構及微米結構可包含一導電材料、一半導體,或此等之組合。
導電材料之範例包括金屬(例如,呈銀奈米線、 銅奈米線,及金奈米線之型式的銀、銅,及金)、銀-鎳、氧化銀、具聚合物封蓋劑之銀、銀-銅、銅、銅-鎳、以碳為主之材料(例如,呈碳奈米管、石墨烯,及巴克球之型式)、導電陶瓷材料(例如,選擇性經摻雜且透明之導電氧化物及硫族化物)、導電聚合物,及其等之任何組合。
半導體之範例包括半導聚合物、第IVB族元素(例 如,碳(或C)、矽(或Si),及鍺(或Ge))、第IVB-IVB族二元合金(例如,碳化矽(或SiC)及矽鍺(或SiGe))、第IIB-VIB族二元合金(例如,硒化鎘(或CdSe)、硫化鎘(或CdS)、碲化鎘(或CdTe)、氧化鋅(或ZnO)、硒化鋅(或ZnSe)、碲化鋅(或ZnTe),及硫化鋅(或ZnS))、第IIB-VIB族三元合金(例如,碲化鎘鋅(或CdZnTe)、碲化汞鎘(或HgCdTe)、碲化汞鋅(或 HgZnTe),及硒化汞鋅(或HgZnSe))、第IIIB-VB族二元合金(例如,銻化鋁(或AlSb)、砷化鋁(或AlAs)、氮化鋁(或AlN)、磷化鋁(或AlP)、氮化硼(或BN)、磷化硼(或BP)、砷化硼(或BAs)、銻化鎵(或GaSb)、砷化鎵(或GaAs)、氮化鎵(或GaN)、磷化鎵(或GaP)、銻化銦(或InSb)、砷化銦(或InAs)、氮化銦(或InN),及磷化銦(或InP))、第IIIB-VB族三元合金(例如,砷化鋁鎵(或AlGaAs或AlxGa1-xAs)、砷化銦鎵(或InGaAs或InxGa1-xAs)、磷化銦鎵(或InGaP)、砷化鋁銦(或AlInAs)、銻化鋁銦(或AlInSb)、砷氮化鎵(or GaAsN)、砷磷化鎵(或GaAsP)、氮化鋁鎵(或AlGaN)、磷化鋁鎵(或AlGaP)、氮化銦鎵(或InGaN)、砷銻化銦(或InAsSb),及銻化銦鎵(或InGaSb))、第IIIB-VB族四元合金(例如,磷化鋁鎵銦(或AlGaInP)、砷磷化鋁鎵(或AlGaAsP)、砷磷化銦鎵(或InGaAsP)、砷磷化鋁銦(或AlInAsP)、砷氮化鋁鎵(或AlGaAsN)、砷氮化銦鎵(或InGaAsN)、砷氮化銦鋁(或InAlAsN),及砷銻氮化鎵(或GaAsSbN)),及第IIIB-VB族五元合金(例如,氮砷銻化鎵銦(或GaInNAsSb),及砷銻磷化鎵銦(或aInAsSbP))、第IB-VIIB族二元合金(例如,氯化亞銅(或CuCl))、第IVB-VIB族二元合金(例如,硒化鉛(或PbSe)、硫化鉛(或PbS)、碲化鉛(或PbTe)、硫化錫(或SnS),及碲化錫(或SnTe))、第IVB-VIB族三元合金(例如,碲化鉛錫(或PbSnTe)、碲化鉈錫(或Tl2SnTe5),及碲化鉈鍺(或Tl2GeTe5))、第VB-VIB族二元合金(例如,碲化鉍(或Bi2Te3))、第IIB-VB族二元合金(例如,磷化鎘(或Cd3P2)、 砷化鎘(或Cd3As2)、銻化鎘(或Cd3Sb2)、磷化鋅(或Zn3P2)、砷化鋅(或Zn3As2),及銻化鋅(或Zn3Sb2)),及第IB族(或第11族)元素、第IIB族(或第12族)元素、第IIIB族(或第13族)元素、第IVB族(或第14族)元素、第VB族(或第15)族元素、第VIB族(或第16族)元素,及第VIIB族(或第17)族元素之其它二元、三元、四元,或更高等級的合金,諸如,硒化銅銦鎵(或CIGS),此等之任何組合。
奈米結構及微米結構可包含,例如,金屬或半導 性之奈米線(例如,銀、銅,或鋅)、金屬或半導性之奈米片、金屬或半導性之奈米桿、奈米管(例如,碳奈米管、多壁式奈米管(“MWNTs”)、單壁式奈米管(“SWNTs”)、雙壁式奈米管(“DWNTs”),及經石墨化或經改質之奈米管)、富勒烯、巴克球、石墨烯、微米顆粒、微米線、微米管、核殼式奈米顆粒或微米顆粒、殼多殼式奈米顆粒或微米顆粒、核殼式奈米線,及具有一般或實質上係管狀、立方形、球狀或錐狀之形狀且特徵在於非晶型、單或多晶型、四角型、六角型、三角型、斜方型、單斜型,或三斜型,或此等之任何組合的其它奈米尺寸或微米尺寸之結構。
核殼式奈米顆粒及核殼式奈米線之例子包含具 有一鐵磁性核(例如,鐵、鈷、鎳、錳,與其等之氧化物及以與此等元素之一或多者形成的合金)及由一金屬、一金屬合金、一金屬氧化物、碳,或此等之任何組合(例如,銀、銅、金、鉑、一導電氧化物或硫族化物、石墨烯,及此處列示作為適合材料之其它材料)形成之一殼者。一核殼型奈 米線之一特別範例係具有一銀核及圍繞此銀核用以降低或避免銀核氧化之一金殼(或一鉑殼或另外型式之殼)者。一核殼型奈米線之另一範例係具有一銀核(由另一金屬或其它導電材料形成之一核)及由下列之一或多者形成之一殼或其它塗層者:(a)導電聚合物,諸如,聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)(或PEDOT)及聚苯胺(或PANI);(b)導電之氧化物、硫族化物,及陶瓷材料(例如,藉由溶膠凝膠、化學蒸氣沉積、物理蒸氣沉積、電漿增強式化學蒸氣沉積,或化學浴沉積而沉積);(c)呈超薄層型式之絕緣體,諸如,聚合物、SiO2、BaTiO,及TiO2;及(d)諸如金、銅、鎳、鉻、鉬,及鎢之金屬的薄層。此等經塗覆或核殼型式之奈米線對於賦予導電性且同時避免或降低與一基材之一宿主材料不利交互作用係所欲的,諸如,於諸如銀之金屬存在中之可能變黃或其它變色,氧化(例如,一銀/金核/殼式奈米線由於金核會具有大量較低之氧化),及硫化(例如,一銀/鉑核/殼式奈米線由於鉑殼會具有大量較低之硫化)。
對於某些實施,高縱橫比之奈米結構係所欲的, 諸如,呈奈米線、奈米管,及此等之組合的型式。例如,所欲之奈米結構包含由碳或其它材料(例如,MWNTs、SWNTs、經石墨化之MWNTs、經石墨化之SWNTs、經改質之MWNTs、經改質之SWNTs,及含聚合物之奈米管)所形成之奈米管,由一金屬、一金屬氧化物、一金屬合金,或其它材料形式之奈米線(例如,銀奈米線、銅奈米線、氧化鋅奈米線(未經摻雜或以,例如,鋁、硼、氟及其它者摻雜)、 氧化錫奈米線(未經摻雜或以,例如,氟摻雜).氧化鎘錫奈米線、ITO奈米線、含聚合物之奈米線,及金奈米線),與係導電性或半導性且具有無論是圓柱形、球形、錐形或其它者之各種不同形狀的其它材料。適合導電結構之另外範例包括由活性碳、石墨烯、碳黑,或科琴碳黑形成者,及由一金屬、一金屬氧化物、一金屬合金,或其它材料形式之奈米顆粒(例如,銀奈米顆粒、銅奈米顆粒、氧化鋅奈米顆粒、ITO奈米顆粒,及金奈米顆粒)。
使導電結構表面嵌入或以其它方式部份併入之 一宿主材料可具有各種不同之形狀及尺寸,可為透明、半透明,或不透明,可為可撓性、可變曲、可摺疊、可拉伸,或剛性,可為電磁式不透明或電磁式透明,,且可為導電性、半導性,或絕緣性。一宿主材料可呈作為一基材的一層、一膜,或一片材之型式,或可呈沉積與一底層之頂面上一起構成一多層狀基材的一塗層或多個塗層之型式。一宿主材料可為圖案化或未圖案化。例如,一宿主材料可以覆蓋一底層之某些區域同時使底層之剩餘區域露出之一圖案化層形成。作為另一範例,一第一宿主材料可以覆蓋一底層之某些區域的一第一圖案化層形成,且一第二宿主材料(其於某些方式可與第一宿主材料不同)可以覆蓋底層之剩餘區域的一第二圖案化層形成。以此方式,第一宿主材料可提供一第一圖案,且第二宿主材料可提供為第一圖案之“相反”的一第二圖案。以另一方面表示,第一宿主材料可提供一圖案之“正”部份,且第二宿主材料可提供此圖案 之“負’部份。
適合宿主材料之範例包含有機材料、無機材料, 及混合式有機-無機材料。例如,一宿主材料可包含一熱塑性聚合物、一熱固性聚合物、一彈性體,或一共聚物,或此等之其它組合,諸如,選自聚烯烴類(例如,聚乙烯(或PE)、聚丙烯(或PP)、聚丁烯,及聚異丁烯)、丙烯酸酯聚合物(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(或PMMA)1型及2型)、以環烯烴類為主之聚合物(例如,環烯烴聚合物(或COPs)及共聚物(或COCs),諸如,可以商標ARTON®及ZeonorFilm®獲得者)、芳香族聚合物(例如,聚苯乙烯)、聚碳酸酯(或PC)、乙烯乙酸乙烯酯(或EVA)、離聚物、聚乙烯醇縮丁醛(或PVB)、聚酯類、聚碸類、聚醯胺類、聚醯亞胺類、聚胺甲酸酯類、乙烯聚合物(例如,聚氯乙烯(或PVC))、氟聚合物、聚碸類、聚乳酸類、烯丙基二乙二醇碳酸酯為主之聚合物、以腈為主之聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯(或ABS)、纖維素三乙酸酯(或TAC)、以苯氧基為主之聚合物、苯醚/氧化物、一塑膠溶膠、一有機溶劑、一可塑性澱粉材料、一聚縮醛、芳香族聚醯胺類、聚醯胺-醯亞胺、聚芳醚、聚醚醯亞胺、芳碸類、聚丁烯、聚酮、聚甲基戊烯、聚伸苯、以苯乙烯馬來酸酐為主之聚合物、以聚烯丙基二乙二醇碳酸酯單體為主之聚合物、以雙馬來醯亞胺為主之聚合物、聚苯二甲酸烯丙酯、熱塑性聚胺甲酸酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、共聚酯類(例如,可以商標TritanTM獲得)、聚對苯二甲酸乙二酯二醇(或PETG)、聚對苯二甲酸乙二酯(或PET)、 環氧、含環氧之樹脂、以三聚氰胺為主之聚合物、聚矽氧及其它含矽聚合物(例如,聚矽烷類及聚倍半矽氧烷類)、以乙酸酯類為主之聚合物、聚(福馬酸丙二酯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚-3-羥基丁酸酯聚酯類、聚己內酯、聚乙醇酸(或PGA)、聚乙醇酸、聚伸苯乙烯、導電聚合物、液晶聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物、以四氟乙烯為主之聚合物、磺化四氟乙烯共聚物、氟化離聚物、相對應於或包含於聚合物電解質膜內之聚合物、以乙烷磺醯氟為主之聚合物、以2-[1-[二氟-[(三氟乙烯基)氧]甲基]-1,2,2,2-四氟乙氧基]-1,1,2,2,-四氟-,具有四氟乙烯,四氟乙烯-全氟-3,6-二氧雜-4-甲基-7-辛烯磺酸共聚物為主之聚合物、聚異戊二烯、聚乙醇酸交酯、聚乙醇酸、聚己內酯、以偏氟乙烯為主之聚合物、以三氟乙烯為主之聚合物、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(伸苯乙烯)、以酞菁酮為主之聚合物、賽璐玢、以銅銨為主之聚合物、人造絲,及生物聚合物(例如,纖維素乙酸酯(或CA)、纖維素乙酸酯丁酸酯(或CAB)、纖維素乙酸酯丙酸酯(或CAP)、纖維素丙酸酯(或CP)、以尿素為主之聚合物、木材、膠原蛋白、角蛋白、彈力蛋白、硝基纖維素、可塑性澱粉、賽璐璐、竹子、生物衍生聚乙烯、碳二醯亞胺、軟骨、纖維素硝酸鹽、纖維素、幾丁質、幾丁聚醣、結締組織、酞菁酮、棉纖維素、彈力蛋白、糖胺聚糖類、亞麻、玻尿酸、硝基纖維素、幾、羊皮紙、可塑性澱粉、澱粉、以澱粉為主之塑料、偏氟乙烯,及纖維膠),或其等之任何單體、共聚聚物、摻合物,或其它組合。適合 宿主材料之另外範例包含陶瓷材料,諸如,介電性或非導電性之陶瓷材料(例如,以SiO2為主之玻璃;以SiOx為主之玻璃;以TiOx為主之玻璃;以SiOx為主之玻璃的其它鈦、鈰、鎂類似物;旋塗式玻璃;自溶膠-凝膠加工形成之玻璃、矽烷先質、矽氧烷先質、矽酸鹽先質、正矽酸四乙酯、矽烷、矽氧烷、磷矽酸鹽類、旋塗式玻璃、矽酸鹽類、矽酸鈉、矽酸鉀、一玻璃先質、一陶瓷材料先質、矽倍半氧烷、金屬矽倍半氧烷類、多面寡聚矽倍半氧烷類、鹵矽烷、溶膠-凝膠、矽-氧氫化物類、聚矽氧類、錫氧烷類、矽硫烷類、矽氮烷類、聚矽氮烷類、二茂金屬、二氯二茂鈦、二氯二茂釩;及其它型式之玻璃)、導電陶瓷材料(例如,選擇性經摻雜且係透明之導電氧化物及硫族化物,諸如,選擇性經摻雜且係透明之金屬氧化物及硫族化物),及其等之任何組合。適合宿主材料之另外範例包含如上列示作為用於導電結構之適合材料的導電材料及半導體,諸如,導電聚合物,如,聚(苯胺)、PEDOT、PSS、PEDOT-PSS等。宿主材料可,例如,n-摻雜、p-摻雜,或未經摻雜。適合宿主材料之進一步範例包含聚合物-陶瓷材料之複合物、聚合物-木材之複合物、聚合物-碳之複合物(例如,由科琴碳黑、活性碳、碳黑、石墨烯,及其它型式之碳形成)、聚合物-金屬之複合物、聚合物-氧化物,或此等之任何組合。宿主材料亦可併入一還原劑、一腐蝕抑制劑、一水分障壁材料,或其它有機或無機化學劑(例如,具抗壞血酸之PMMA、具一水分障壁材料之COP,或具二硫化物型腐蝕抑制劑之 PMMA)。
於某些實施例,使導電結構局限於一宿主材料之 至少一部份內的一“平面狀”或“似平面狀”嵌入區會導致減少結構之位相失序及增加結構間接合形成發生,以改良導電性。雖然一嵌入區有時稱為“平面狀”,但瞭解到此嵌入區典型上並非完全二維狀,因為結構本身典型上係三維狀。相反地,“平面狀”可以一相對意義使用,且一相對較薄局部集中之此等結構係於宿主材料之一特定區內,且此等結構於宿主材料之剩餘部份係大半或實質上不存在。需注意局部集中之此等結構以其可能非平坦之意義可為非平面。例如,此等結構可集中於宿主材料之一薄區域,其特徵在於相對於一或多個軸之曲率,且此等結構於宿主材料之剩餘部份係大半或實質上不存在。亦瞭解到一嵌入區可稱為“平面狀”,即使此一嵌入區會具有大於此等結構之一特徵尺寸者之厚度(例如,大於數倍)。一般,一嵌入區可位於與一宿主材料之一側相鄰,與宿主材料之中間相鄰,或與沿著宿主材料之一厚度方向的任何任意位置相鄰,且多數個嵌入區可位於宿主材料內彼此相鄰或彼此間隔開。每一嵌入區可包含一或多種導電結構,且嵌入區(其等係位於相同宿主材料內)可包括不同型式之導電結構。於一圖案化透明導體之情況,多數個嵌入區可橫越一宿主材料依據界定一組較高片導電性部份、一組較低片導電性部份,或二者之一圖案而設置。於某些實施例,菄由使導電結構局限於一宿主材料之一組“平面狀”嵌入區(相對於隨機地於宿主 材料各處),每單位面積之一特定量的此等結構可達成一較高導電性。未局限於一嵌入區之任何導電結構表示可被省略之一過量。
於某些實施例,透明導體可具有至少一導電結構 係嵌入或以其它方式併入一宿主材料之至少一部份內,從約10體積%(或更少,諸如,從約0.1體積%)之此等結構係於一嵌入表面內,且最高達約100體積%之此等結構係於嵌入表面內,且可具有以不同表面區覆蓋率露出之結構,諸如,從約0.1%之露出表面區覆蓋率(或更少,諸如,當一嵌入區係完全低於此表面時或當此等結構係藉由宿主材料完全包覆時係0%),最高達約99.9%(或更多)之露出表面區覆蓋率,諸如,從約0.1%至約10%,約0.1%至約8%,或約0.1%至約5%露出表面區覆蓋率。例如,以相對於一導電結構總體積,嵌入此嵌入表面下的此結構的體積而言,至少一結構可具有約0%至約100%,諸如,從約10%至約50%,或從約50%至約100%之範圍的嵌入體積百分率(或一數量之此等結構可具有一平均嵌入體積百分率)。
某些實施例之透明導體可具有厚度大於使用之 導電結構的一特徵尺寸(例如,對於奈米線,大於個別奈米線之直徑或此等奈米線之一平均直徑)之一嵌入區,且此等結構係大半或實質上局限於此嵌入區,且此厚度係少於一宿主材料之整體厚度。例如,嵌入區之厚度可為不大於宿主材料之整體厚度約95%,諸如,不大於整體厚度之約80%,不大於約75%,不大於約50%,不大於約40%,不大 於約30%,不大於約20%,不大於約10%,或不大於約5%。
於某些實施例,導電結構可以相對於使用之此等 結構之一特徵尺寸(例如,對於奈米線,係相對於一個別奈米線之直徑或此等奈米線之平均直徑)的不同程度表面嵌入或以其它方式併入一宿主材料之至少一部份內。例如,以於一嵌入表面下之一結構上的一最遠嵌入點的距離而言,至少一結構可被嵌入至多於特徵尺寸之約100%的程度,或可被嵌入至不多於特徵尺寸之約100%的程度,諸如,特徵尺寸之至少約5%或約10%且最高達約80%,最高達約50%,或最高達約25%。作為另一範例,平均上,一數量之此等結構可被嵌入至多於特徵尺寸之約100%的程度,或可被嵌入至不多於特徵尺寸之約100%的程度,諸如,特徵尺寸之至少約5%或約10%且最高達約80%,最高達約50%,或最高達約25%。如所瞭解,導電結構嵌入一宿主材料內之程度會衝擊一嵌入表面之粗糙度,諸如,當以嵌入表面之高度變化程度測量時(例如,相對於平面高度之一標準偏差)。於某些實施例,一經表面嵌入之基材的粗糙度係少於嵌入結構之特徵尺寸。
於某些實施例,至少一導電結構可自一宿主材料 之一嵌入表面延伸出從約0.1nm至約1cm,諸如,從約1nm至約100nm,從約1nm至約50nm,從約50nm至100nm,從約100nm至約100μm。於其它實施例,平均上,一數量之結構可自一宿主材料之一嵌入表面延伸出從約0.1nm至約1cm,諸如,從約1nm至約100nm,從約1nm至約50nm, 從約50nm至100nm,或從約100nm至約100μm。於其它實施例,一宿主材料之實質上全部表面積(例如,一嵌入表面之面積)係由導電結構覆蓋或佔據。於其它實施例,表面積之最高達約100%或最高達約75%係由添加劑覆蓋或佔據,諸如,表面積之最高達約50%,表面積之最高達約25%,表面積之最高達約10%,最高達約5%,最高達約3%,或表面積之最高達約1%係由結構覆蓋。導電結構無需自一宿主材料之一嵌入表面延伸出,且可整個局部位於嵌入表面下。 導電結構於一透明導體之嵌入度及表面區覆蓋率可依據一特別應用作選擇。
於某些實施例,若使用奈米線,會影響導電性之 特徵及其它所欲特徵包括,例如,奈米線濃度、密度,或裝料量;表面區覆蓋率;奈米線長度;奈米線直徑;奈米線均勻性;材料型式;奈米線組成物穩定性;線-線接合電阻;宿主材料電阻;奈米線導電性;奈米線結晶性;及純度。於某些實施例較佳係具有低接合電阻及低體電阻之奈米線。為了達到較高導電性同時維持高透明性,可使用較小直徑較長長度之奈米線(例如,具有相對較高之縱橫比,以促進奈米線接合形成,且係於約50至約2,000之範圍,諸如,從約100至約2,000,從約50至約1,000,從約100至約1,000,或從約100至約800),且可使用金屬奈米線,諸如,銀、銅,及金之奈米線。於其它實施例,若奈米線係薄的,因為奈米線之小的截面積,其等之體導電性會減少;因此,於某些實施例,較大直徑之線可被選擇。使用奈米線形成 奈米線網絡,諸如,銀奈米線網絡,對於某些實施例係所欲的。亦可使用其它金屬奈米線、非金屬奈米線,諸如,ITO及其它氧化物與硫族化物奈米線。由具有於可見光光譜能量外(例如,<1.8eV及>3.1eV)之能帶隙或接近此範圍的半導體所組成之奈米結構及微米結構可用以產生具有高光學透明性之透明導體,因為可見光典型上不會被能帶隙能量或被其內之界面缺陷吸收。考慮經由Moss-Burstein作用之位移之費米(Fermi)能階及能帶隙邊緣,各種不同摻雜劑可用以調整此等前述半導體之導電性。以尺寸(例如,直徑及長度)而言,奈米線可大半或實質上均勻或單分散,諸如,於約5%內(例如,相對於平均直徑或長度之標準偏差),於約10%內,於約15%內,或於約20%內。純度可為,例如,至少約50%,至少約75%,至少約85%,至少約90%,至少約95%,至少約99%,至少約99.9%,或至少約99.99%。奈米線之表面區覆蓋率可為,例如,最高達約100%,少於約100%,最高達約75%,最高達約50%,最高達約25%,最高達約10%,最高達約5%,最高達約3%,或最高達約1%。銀奈米線對於某些實施例可能為特別所欲的,因為可能因氧化結果而於奈米線表面上形成(或可被形成)之氧化銀係導電性。再者,核殼式奈米線(例如,具有金或鉑殼之銀核)亦會減少接合電阻。奈米線可為經由多種方法合成之溶液,諸如,溶液相合成(例如,多元醇方法)、蒸氣-液體-固體(或VLS)合成,及電紡絲方法(例如,使用以聚乙烯為主之聚合物及硝酸銀,然後,於合成氣體中退火,及烘烤)、 懸浮方法(例如,化學蝕刻或奈米熔融回縮)等。
於某些實施例,若使用奈米管(無論是由碳、金 屬、金屬氧化物,或另外材料形成),會影響導電性之特徵及其它所欲特徵包括,例如,奈米管濃度、密度,或裝料量;表面區覆蓋率;奈米管長度;奈米管內直徑;奈米管外直徑;無論使用單壁或多壁之奈米管;奈米管均勻性;材料型式;及純度。於某些實施例較佳係具有低接合電阻之奈米管。為了在諸如顯示器之某些裝置的情況降低散射,諸如碳奈米管之奈米管可用以形成奈米管網絡。相較於使用較大直徑之奈米管,另外地,或組合地,較小直徑之奈米線於散射可達成相似之降低。以尺寸(例如,外直徑、內直徑,及長度)而言,奈米管可大半係均勻或單分散,諸如,於約5%內(例如,相對於平均外/內直徑或長度之標準偏差),於約10%內,於約15%內,或於約20%內。純度可為,至少約50%、至少約75%、至少約85%、至少約90%、至少約95%、至少約99%、至少約99.9%,或至少約99.99%。 奈米管之表面區覆蓋率可為,例如,最高達約100%、少於約100%、最高達約75%、最高達約50%、最高達約25%、最高達約10%、最高達約5%、最高達約3%,或最高達約1%。
於某些實施例,不同種之高縱橫比導電結構(例 如,奈米線、奈米管,或二者)的組合可被嵌入一宿主材料之至少一部份內,造成一透明導體。特別地,此組合可包含一第一數量之具有第一組形態特徵(例如,長度(平均、中間,或模態)、直徑(平均、中間,或模態)、縱橫比(平均、 中間,或模態),或此等之組合)之導電結構,及至少一第二數量之具有於些方式係不同於第一組形態特徵之第二組形態特徵的導電結構。以其個別組之形態特徵而言,每一數量之結構可大半或實質上均勻或單分散,諸如,於約5%內(例如,相對於平均直徑、長度,或縱橫比之標準偏差),於約10%內,於約15%內,或於約20%內。形成之結構組合可為雙模態或多模態。例如,較長及較大直徑之奈米線能促進較低滲漏臨界值,因此,以較低導電材料之使用達成較高透明性。另一方面,較短及較小直徑之奈米線能經由一滲透網絡促進較低濁度及較高透光性。但是,與具相同材料之較大直徑的奈米線相比,較小直徑之奈米線會具有較高歐姆電阻。使用較長及較大直徑之奈米線與較短及較小直徑之奈米線的組合於各種因素間提供一實際權衡,包括較高透明性(例如,由較長奈米線之較低滲漏臨界值)、較低濁度(例如,由較小直徑奈米線之較低散射)、對一特定片電阻或光學濁度之較高覆蓋率均勻性(例如,較大數量之較小直徑奈米線可被包括而達成一特定片電阻,但若充份分散,相較於使用單獨之任一數量的奈米線,奈米線可具有一更強健網絡,其具有較少手尺寸無奈米線之區域),及較高導電性(例如,由較小直徑奈米線之較低電阻)。藉由類推且非限制性之方式,較長及較大直徑之奈米線可作為較大電流要道,而較短及較小直徑奈米線可作為較小電流毛細管。
需瞭解導電結構之數量及型式可對一特定裝設 或應用作改變。例如,銀奈米線、銅奈米線,及金奈米線之任一者或組合可與與ITO奈米顆粒一起使用,產生高透光性及高導電性。相似組合包括,例如,與ITO奈米線、ZnO奈米線、ZnO奈米顆粒、銀奈米顆粒、金奈米顆粒、SWNT、MWNT、以富勒烯為主之材料(例如,碳奈米管及巴克球),及ITO奈米顆粒之任一者或多者一起之銀奈米線、銅奈米線,及金奈米線之任一者或組合。使用ITO奈米顆粒、奈米線,或導電氧化物或陶瓷材料(例如,ITO、以鋁摻雜之氧化鋅,或其它型式之經摻雜或未經摻雜之氧化鋅)之層狀物可提供另外功能,諸如,於用於一太陽能裝置、一薄膜太陽能裝置、一有機發光二極體(或OLED)顯示裝置、一OLED發光裝置,或相似裝置之一透明導體的情況,作為一緩衝層以調整功函數,以提供替代以其它導電結構提供之一導電路徑或與此路徑組合之供電流流動的一導電路徑。
於某些實施例,導電結構起始係以個別物件提 供。於嵌入或併入一宿主材料之至少一部份內時,宿主材料可包封或圍繞此等結構,使得此等結構於一“平面狀”或“似平面狀”嵌入區內變成配向或以其它方式配置。於某些實施例,對於具有大於1之縱橫比的諸如奈米線、奈米管、微米線、微米管,或其它結構之結構的情況,此等結構變成配向,使得相對於一水平面,或相對應或平行於嵌入表面之一平面的另一平面,其等之長度方向或縱向之軸係大半地局限於一範圍之角度內。例如,此等結構可為伸長且可被配向,使得相對於水平面,其等之長度或最長尺寸之 軸平均上係局限於從約-45°至約+45°之範圍,諸如,從約-35°至約+35°,從約-25°至約+25°,從約-15°至約+15°,從約-5°至約+5°,從約-1°至約+1°,從約-0.1°至約+0.1°,或從約-0.01°至約+0.01°。以另一方式而言,此等結構之長度方向軸可被局限,使得θ<SIN-1(t/L),其中,L=一結構之長度,t=宿主材料之厚度,且θ係相對於對應於嵌入表面之一水平面的一角度。於此範例,相對於水平平面,極少或實質上無此等結構會具有位向係於從約-45°至約+45°範圍外之長度方向或縱向的軸。於嵌入區內,於某些實施例,鄰近結構會彼此接觸。此接觸可使用較高縱橫比之結構改良,同時維持相對較低之表面區覆蓋率,以供所欲透明性。 於某些實施例,諸如奈米線、奈米顆粒、微米線,及微米顆粒之結構間的接觸可經由加壓(例如,一輥壓機)、燒結或退火而增加,諸如,於約50℃、約125℃、約150℃、約175℃,或約200℃,或於約50℃至約125℃、約100℃至約125℃、約125℃至約150℃、約150℃至約175℃,或約175℃至約200℃的範圍之溫度低溫燒結,閃式燒結,經由使用氧化還原反應燒結,造成於結構沉積以生長此等結構及使此等融合在一起,或此等之任何組合。例如,於銀或金結構之情況,銀離子或金離子可沉積於此等結構上,造成此等結構與相鄰結構融合。於或高於約200℃之溫度高溫燒結亦被考量。亦被考量係對於其中電荷隧穿或跳躍於無實際接觸時提供足夠導電性,或其中一宿主材料或於宿主材料頂部上之一塗層本身可為導電性或半導電性之某些應用及裝置 係需要極少接觸或無需接觸。此等應用及裝置可以最高達約106Ω/sq或更多之片電阻操作。個別之結構可藉由供電子轉移之電及量子障壁分開。
此處所述之透明導體可為相當耐用。於某些實施 例,此耐用性係剛性與堅固性之組合,且於其它實施例,此耐用性係能被撓曲、滾軋、彎曲,及摺疊,及其它物理動作之能力與,例如,在透光度不大於約50%,不大於約40%,不大於約30%,不大於約20%,不大於約15%,不大於約10%,不大於約5%,不大於約3%,或實質上無之減少,及於電阻(例如,表面或片電阻)不大於約50%,不大於約40%,不大於約30%,不大於約20%,不大於約15%,不大於約10%,不大於約5%,不大於約3%,或實質上無之增加的組合。於某些實施例,透明導體可挺過用於塗層產業之塗層黏著性的一標準測試(例如,Scotch膠帶測試),且於觀察到之透光性產生實質上未減少,或不大於約5%之減少,不大於約10%之減少,不大於約15%之減少,不大於約20%之減少,不大於約30%之減少,不大於約40%之減少,或不大於約50%之減少,且於觀察到之電阻(例如,片電阻)產生實質上未增加,或不大於約5%之增加,不大於約10%之增加,不大於約15%之增加,不大於約20%之增加,不大於約30%之增加,不大於約40%之增加,或不大於約50%之增加。於某些實施例,透明導體亦可挺過摩擦、刮擦、撓曲、物理性磨耗、熱循環(例如,曝露於最高達(或至少)約600℃,最高達(或至少)約550℃,最高達(或至少)約500℃, 最高達(至少)約450℃,或最高達(或至少)約400℃之溫度)、化學曝露、加速夀命測試(“ALT”),及濕度循環,且於觀察到之透光性實質上未減少,不大於約50%之減少,不大於約40%之減少,不大於約30%之減少,不大於約20%之減少,不大於約15%之減少,不大於約10%之減少,不大於約5%之減少,或不大於約3%之減少,且於觀察到之電阻(例如,片電阻)係實質上無增加,不大於約50%之增加,不大於約40%之增加,不大於約30%之增加,不大於約20%之增加,不大於約15%之增加,不大於約10%之增加,不大於約5%之增加,或不大於約3%之增加。此增強之耐用性會自導電結構嵌入或併入一宿主材料之至少一部份內,使得此等結構係藉由宿主材料之分子鏈或其它組份物理性或化學性維持於宿主材料內部而造成。於某些情況,撓曲或加壓被觀察到增加導電性。
各種標準測試可用以測量以耐磨耗性而言之耐 用性。其中之一此種測試係使用振盪砂方法之用於透明塑料及塗層之耐磨耗性的ASTM-F735-06標準測試方法。可被使用之另一測試係用於透明塑料對表面磨耗之耐性的ASTM D1044-08標準測試方法。另一可能標準測試係藉由泰伯(Taber)磨耗測試機之用於有機塗層耐磨耗性的ASTM D4060-10標準測試方法。可被使用之另外標準測試包括用於硬度之測試,諸如,藉由鉛筆測試之用於膜硬度的ASTM D3363-05(2011)e1標準測試方法,用於電接觸材料之硬度的ASTM E384、ASTM E10、ASTM B277-95標準測試方法, 及藉由巴科爾(Barcol)硬度計之用於剛性塑料的壓痕硬度之ASTM D2583-06標準測試方法。此等測試之進一步細節可自ASTM International of West Conshohocken,Pennsylvania獲得。其它標準化方案包括ISO 15184、JIS K-5600、ECCA-T4-1、BS 3900-E19、SNV 37113、SIS 184187、NCN 5350,及MIL C 27 227。
另一組測試可用以測量及評估於ALT條件下之 可信度。某些產業標準包括乾熱(例如,85℃/乾)、濕熱(例如,60℃/90%RH,或85℃/85°RH)、乾冷(例如,-30℃/乾),及熱衝擊(例如,每30分鐘係80℃←→40℃循環)。此等ALT條件可於數小時、數天、數週,或數月期間實行,且使樣品曝露於此等條件持續延伸時期或循環數。於此處揭露之透明導體之某些實施例,片電阻、透明度,及濁度之至少一者的改變係控制於±50%內,於其它情況係於±25%內,於其它清況係於±10%內,且於其它情況係於±5%內,或更低。
透明導體之某些實施例的另一方面係一電滲漏 臨界值可使用一較少量之導電構達成。以另一方式而言,導電性可使用較少導電性或半導性材料達成,藉此,節省材料及相關成本及增加透明性。如所瞭解,一電滲漏臨界值典型上係於一足夠量之導電結構存在使電荷之滲漏從結構至另一結構時達成,藉此,於一結構網絡之至少一部份上提供一導電路徑。於某些實施例,一電滲漏臨界值可經由結構之電阻對裝料量的對數作圖的斜率變化而觀察。一較少量之導電或半導性材料可被使用,因為於某些實施例 中,結構係大半局限於一“平面狀”或“似平面狀”嵌入區,藉此,大量降低位向失序且造成較高可能性之結構結(例如,奈米線間或奈米管間)之接合形成。換言之,因為與分散於宿主材料之厚度各種相反,此等結構係局限於一宿主材料之至少一部份內之一薄嵌入區,此等結構會互連且形成接合之可能性可被大量增加。一較少量之導電或半導性材料亦可用於其中一宿主材料本身係導電性或半導性之實施例。於某些實施例,對於諸如銀奈米線之某些結構,一電滲漏臨界值可以約0.001μg/cm2至約100μg/cm2(或更高),諸如,從約0.01μg/cm2至約100μg/cm2,從約10μg/cm2至約100μg/cm2,從0.01μg/cm2至約0.4μg/cm2,從約0.5μg/cm2至約5μg/cm2,或從約0.8μg/cm2至約3μg/cm2之範圍的結構裝料量達成。此等裝料量可依據結構之尺寸、材料型式、空間分散,及其它特徵作改變。
此外,一較少量之導電結構可被使用(例如,由 一嵌入區之厚度證實)達成一網絡至本體的轉移,此係表示一薄層從展現稀疏之二維導電網絡的有效材料性質轉移至展現一三維導電本體材料之有效性質者的一參數。藉由使導電結構局限於一“平面狀”或“似平面狀”嵌入區,一較低片電阻可於特定量之透明度達成。再者,於某些實施例,由於與藉由本體併入使導電結構包含於內之一個別塗層或其它次要材料有關之界面缺陷減少或去除,載體重組可被降低。
為詳細說明此等優點,一導電結構網絡特徵可在 於位向失序及接觸電阻。位向上,高於一臨界密度之結構及高於一臨界密度之結構-結構(例如,奈米線-奈米線、奈米管-奈米管,或奈米管-奈米線)接合,電流可輕易從一源極流至一汲極。以此等結構之特徵尺寸表示(例如,對於奈米線,相對於一個別奈米線之直徑或奈米線之一平均直徑),一“平面狀”或“似平面狀”之結構網絡可以降低厚度達成一網絡至本體之轉移。例如,一嵌入區可具有特徵尺寸之最高達約10倍(或更多),諸如,特徵尺寸之最高達約9倍,最高達約8倍,最高達約7倍,最高達約6倍,最高達約5倍,最高達約4倍,最高達約3倍,或最高達約2倍,且下至特徵尺寸之約0.05,約0.1,約0.2,約0.3,約0.4,或約0.5倍之厚度,使裝置更薄,同時增加透光性及導電性。因此,於某些實施例,此處所述之透明導體提供具有最高達約n×d(以nm而言)厚度之一嵌入區,具有d(以nm而言)之特徵尺寸的結構係於其它局部化,其中,n=2、3、4、5,或更高。
透明導體之某些實施例的另一優點係對於一特 定量之導電性,透明導體可產生更高透明度。此係因為基於對一特定裝料量之導電結構的有效率形成接合,基於使用本身係導電性或半導性之一宿主材料,或二者,較少導電性或半導性材料可用以達成該含量之導電性。如所瞭解,一薄導電材料(例如,呈一膜之型式)之透光率可以其片電阻R及一光學波長之函數表示,如下列對於一薄膜之近似關係所提供: 其中,σOp及σDC個別係材料之光學及DC導性。於某些實施例,表面嵌入或以其它方式併入可撓性透明基材內之銀奈米線網絡可具有低達約3.2Ω/sq或約0.2Ω/sq,或甚至更低之片電阻。於其它實施例,透明導體對於人的視覺或以光度計權重之透光率T(例如,從約350nm至約700nm)可達最高達約85%(或更多),及低達約20Ω/sq(或以下)之片電阻。 於其它實施例,於85%(例如,至少約85%,至少約90%,或至少約95%,及最高達約97%,約98%,或更多)之人的視覺透光率之10Ω/sq的片電阻可以此等透明導體獲得。瞭解到透光率可相對於其它範圍之光學波長測量,諸如,於可見光範圍之一特定波長或或特定波長範圍,諸如,約550nm,以日輻射通量權重之透光率,於紅外光範圍之一特定波長或特定波長範圍之透光率,及於紫外統光範圍之一特定波長或特定波長範圍之透光率。亦瞭解到透光率可相對於一基材(若存在)之一底層測量(例如,透光率值會不包括於含有經表面嵌入或併入之導電結構的一頂層下之一底層的透光率損失),或可相對於空氣測量(例如,透光率值會包括一基材之一底層的透光率損失)。除非於此處作其它特定外,透光率值係指相對於一基材(若存在)之一底層,即使相似透光率值(雖然具有些微較高值)在相對於空氣測量時亦被考量。再者,亦瞭解到透光率或另外光學特徵可相對於一外塗層測量,諸如,一光學透明黏著劑(若存在)(例如, 透光率值不會包括疊置於含有經表面嵌入或併入的導電結構之一基材上的一外塗層的透射率損失),或可相對於空氣(例如,透光率值會包括一外塗層之透光率損失)。除非於此處作其它特定外,光學特徵值係指相對於一外塗層(若存在),即使相似數值於相對於空氣測量時亦被考量。對於某些實施例,透明導體之DC-對-光學導電率可為至少約100,至少約115,至少約300,至少約400,或至少約500,及最高達約600,最高達約800,或更多。
某些透明導體可含有範圍約1nm至約100nm,約 10nm至約80nm,約20nm至約80nm,或約25nm至約45nm之平均直徑,及範圍約50nm至約1,000μm,約50nm至約500μm,約100nm至約100μm,約500nm至50μm,約5μm至約50μm,約20μm至約150μm,約5μm至約35μm,約25μm至約80μm,約25μm至約50μm,或約25μm至約40μm之平均長度的奈米線(例如,銀奈米線s)。一嵌入區之頂部可可位於一宿主材料之一上嵌入表面下約0nm至約100μm,諸如,嵌入表面下約0.0001nm至約100μm,嵌入表面下約0.01nm至約100μm,嵌入表面下約0.1nm至100μm,嵌入表面下約0.1nm至約5μm,嵌入表面下約0.1nm至約3μm,嵌入表面下約0.1nm至約1μm,或嵌入表面下約0.1nm至約500nm。嵌入或併入一宿主材料內之奈米線可由一嵌入表面突出從約0體積%,且最高達約90體積%,最高達約95體積%,或最高達約99體積%。例如,以相對於奈米線總體積之露出高於嵌入表面的一奈米線之體積 而言,至少一奈米線可具有最高達約1%,最高達約5%,最高達約20%,最高達約50%,或最高達約75%或約95%之露出體積百分率(或一數量之奈米線可具有平均露出體積百分率)。於約85%或更大之透光率(例如,人的視覺透光率或於另外光學波長範圍測量者),片電阻可為不大於約500Ω/sq,不大於約400Ω/sq,不大於約350Ω/sq,不大於約300Ω/sq,不大於約200Ω/sq,不大於約100Ω/sq,不大於約75Ω/sq,不大於約50Ω/sq,不大於約25Ω/sq,不大於約20Ω/sq,不大於約15Ω/sq,不大於約10Ω/sq,且下至約1Ω/sq或約0.1Ω/sq,或更少。於約90%或更大之透光率,片電阻可為不大於約500Ω/sq,不大於約400Ω/sq,不大於約350Ω/sq,不大於約300Ω/sq,不大於約200Ω/sq,不大於約100Ω/sq,不大於約75Ω/sq,不大於約50Ω/sq,不大於約25Ω/sq,不大於約20Ω/sq,不大於約15Ω/sq,不大於約10Ω/sq,且下至約1Ω/sq或更少。
某些透明導體可包括範圍約1nm至約100nm,約 1nm至約10nm,約10nm至約50nm,約10nm至約80nm,約20nm至約80nm,或約40nm至約60nm之平均外直徑,及範圍約50nm至約100μm,約100nm至約100μm,約500nm至50μm,約5μm至約50μm,約5μm至約35μm,約25μm至約80μm,約25μm至約50μm,或約25μm至約40μm之平均長度的奈米管(例如,MWCNT及SWCNT之任一者或二者)。一嵌入區之頂部可位於一宿主材料之一頂嵌入表面下約0nm至約100μm,諸如,嵌入表面下約0.01nm至約 100μm,嵌入表面下約0.1nm至100μm,嵌入表面下約0.1nm至約5μm,嵌入表面下約0.1nm至約3μm,嵌入表面下約0.1nm至約1μm,或嵌入表面下0.1nm至約500nm。嵌入或併入一宿主材料內之奈米管可自一嵌入表面突出從約0體積%且最高達約90體積%,最高達約95體積%,或最高達約99體積%。例如,以相對於奈米管總體積之露出高於嵌入表面的一奈米管之體積而言(例如,以相對於一奈米管之外直徑而定義),至少一奈米管可具有最高達約1%,最高達約5%,最高達約20%,最高達約50%,或最高達約75%或約95%之露出體積百分率(或一數量之奈米管可具有平均露出體積百分率)。於約85%或更大之透光率(例如,人的視覺透光率或於另外範圍之光學波長測量者),片電阻可為不大於約500Ω/sq,不大於約400Ω/sq,不大於約350Ω/sq,不大於約300Ω/sq,不大於約200Ω/sq,不大於約100Ω/sq,不大於約75Ω/sq,不大於約50Ω/sq,不大於約25Ω/sq,不大於約20Ω/sq,不大於約15Ω/sq,不大於約10Ω/sq,且下至約1Ω/sq或更少。於約90%或更大之透光率,片電阻可為不大於約500Ω/sq,不大於約400Ω/sq,不大於約350Ω/sq,不大於約300Ω/sq,不大於約200Ω/sq,不大於約100Ω/sq,不大於約75Ω/sq,不大於約50Ω/sq,不大於約25Ω/sq,不大於約20Ω/sq,不大於約15Ω/sq,不大於約10Ω/sq,且下至約1Ω/sq或約0.1Ω/sq,或更少。
於一圖案化透明導體之情況,多數個嵌入區可依 據一圖案位於單一宿主材料上或於多數個宿主材料上。此 處有關於表面嵌入之性質及程度而述之特徵及範圍一般可應用於多數個嵌入區域上,即使表面嵌入之特別性質及程度可於此等嵌入區上作改變,以於導電性產生依空間改變之對比。
表面嵌入及外塗覆方法
此處所述之透明導體可依據可以高度可適性、快速,及低成本之方式實行之製造方法形成,其中,導電結構係耐用性地併入廣泛各種不同宿主材料內。製造方法之某些實施例係表面嵌入方法,其一般可分類成二類:(1)使導電結構表面嵌入一乾組成物內,產生具有經表面嵌入之導電結構的一宿主材料;及(2)使導電結構表面嵌入一濕組成物內,產生具有經表面嵌入之導電結構的一宿主材料。瞭解到此分類係為了輕易表現,且“乾”及“濕”可視為相對術語(例如,不同程度之乾燥或潮濕),且製造方法可應用於在完全“乾燥”及完全“潮濕”間分佈之連續。因此,有關於一類(例如,乾組成物)所述之加工條件及材料亦可應用於有關於另一類(例如,濕組成物),且反之亦然。亦瞭解到此二類之混合或組合亦被考量,諸如,其中,一濕組成物係被乾燥或以其它方式轉化成一乾組成物,其後使導電結構表面嵌入乾組成物內,產生具有經表面嵌入之導電結構的一宿主材料。進一步瞭解到雖然“乾”及“濕”有時可指一程度之水含量或一程度之溶劑含量,但是“乾”及“濕”於其它情況亦可指一組成物之另一特徵,諸如,聚合反應之交聯度。
首把注意回到圖2A及圖2B,此等係例示依據本 揭露實施例用於使結構表面嵌入乾組成物內之製造方法的範例。
以概述方式,例示之實施例包括應用一嵌入流體 使導電結構被嵌入一乾組成物內。一般,嵌入流體係用以,諸如,藉由溶解、反應、軟化、溶化、膨脹,或此等之任何組合使包含於乾組成物內之一聚合物或其它材料之狀態可逆式地改變,藉此,促進此等結構嵌入乾組成物內。例如,嵌入流體可特別調配以作為一聚合物之一有效溶劑,同時亦可能以穩定劑(例如,分散劑)改質,以幫助此等結構懸浮於嵌入流體內。嵌入流體亦可特別調配以降低或去除溶劑/聚合物交互作用之問題,諸如,混濁、破裂,及霧濁。 嵌入流體可包括經最佳化而為低成本、無揮發性有機化合物(“VOC”)、免除VOC或低VOC、無危險性空氣污染物(“HAP”)、非臭氧破壞物質(“non-ODS”)、低揮發性或非揮發性,及低危險性或非危險性之一溶劑或一溶劑混合物。 作為另一範例,乾組成物可包含呈凝膠或半固體型式之一陶瓷材料或一陶瓷材料先質,且施用嵌入流體會藉由以流體填充孔洞、藉由使部份未縮合寡聚物或聚合物伸長,或二者而造成凝膠膨脹。作為另一範例,乾組成物可包含呈離子聚合物型式之一陶瓷材料或一陶瓷材料先質,諸如,矽酸鈉或另外之鹼金屬矽酸鹽,且施用嵌入流體會溶解至少一部份之離子聚合物以使此等結構嵌入。然後,此等結構之嵌入之後係使軟化或膨脹之組成物硬化或其它狀態改變,造成具有嵌入於內之此等結構的一宿主材料。例如, 軟化或膨脹之組成物可藉由曝露於環境條件,或藉由使軟化或膨脹之組成物冷卻而硬化。於其它實施例,軟化或膨脹之組成物藉由使至少一部份之嵌入流體(或存在之其它液體或液體相)蒸發或以其它方式移除,施用氣流,施用真空,或此等之任何組合而硬化。於一陶瓷材料先質之情況,固化可於嵌入後實行,使得陶瓷材料先質轉化成一玻璃或另外之陶瓷材料。依特別應用而定,固化可被省略。依特別陶瓷材料先質(例如,矽烷)而定,可包含更多或更少之熱以達成各種不同程度之固化或轉化成完全反應或完全形成之玻璃。
參考圖2A,一乾組成物200可以一片材、一膜, 或其它適合型式之型式提供,作為一基材。乾組成物200可相對應於一宿主材料,且特別地,可包括先前列示作為適合宿主材料之一材料。亦考量者係乾組成物200可相對應於一宿主材料先質,其可藉由諸如乾燥、固化、交聯、聚合,或此等之任何組合的適合加工轉化成宿主材料。其次,且參考圖2A,導電結構202及一嵌入流體204施用至乾組成物200。結構202可呈溶液或以其它方式分散於嵌入流體204內,且可同時經由一步驟嵌入而施用至乾組成物200。另外,結構202可於嵌入流體204處理乾組成物200之前、其間,或之後個別地施用至乾組成物200。包括個別施用結構202及嵌入流體204之嵌入可稱為二步驟嵌入。其後,形成之宿主材料206具有至少一些之部份或完全嵌入宿主材料206之一表面內的結構202。選擇性地,適合加工可被完成 使軟化或膨脹之組成物200轉化成宿主材料206。於裝置組合期間,具有嵌入之結構202的宿主材料206可被層合或以其它方式與相鄰裝置層連接,或可作為一基材,相鄰之裝置層係形成、層合,或以其它方式施用於其上。
於一圖案化透明導體之情況,依據圖2A之表面 嵌入可於乾組成物200上概括係均勻地實行,其後係空間性或不同處理,於宿主材料206上產生較高導性及較低導性之部份。另外,或連同地,依據圖2A之表面嵌入可以一空間選擇性或不同方式實行,諸如,藉由以一空間選擇性或不同方式施用結構202,藉由以一空間選擇性或不同方式施用嵌入流體204,或二者。
圖2B係與圖2A相似之一製程流程,但一乾組成 物208係以一頂層之型式提供,其係置於一底層210之頂部上,此等一起構成或作為一基材。乾組成物208可相對應於一宿主材料,或可相對應於一宿主材料先質,其可藉由諸如乾燥、固化、交聯、聚合,或此等之任何組合的適合加工轉化成宿主材料。乾組成物208之其它特徵可相似於參考圖2A所述者,且於下未被重複。參考圖2B,底層210可為透明或不透,可為可撓性或剛性,且可包含,例如,一聚合物、一離聚物、一經塗覆之聚合物膜(例如,具有一PMMA硬塗層之一PET膜).乙烯乙酸乙烯酯(或EVA)、環烯烴聚合物(或COP)、環烯烴共聚物(或COC)、聚乙烯醇縮丁醛(或PVB)、熱塑性烯烴(或TPO)、熱塑性聚胺甲酸酯(或TPU)、聚乙烯(或PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(或PET)、聚對苯二甲 酸乙二醇酯(或PETG)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(或PVC)、聚丙烯(或PP)、一丙烯酸酯聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯(或ABS)、一陶瓷材料、一玻璃、矽、一金屬(例如,不銹鋼或鋁),或此等之任何組合,與先前列示作為適合宿主材料之任何其它材料。底層210可作為一暫時層,其於後係於裝置組合期間移除,或可保留於一形成裝置中作為此裝置之一層或其它組件。其次,導電結構212及一嵌入流體214被施用至乾組成物208。結構212可於溶液或以其它方式分散於嵌入流體214內,且可經由一步驟嵌入同時施用至乾組成物208。另外,結構212可於嵌入流體214處理乾組成物208之前、期間,或之後個別施用至乾組成物208。如上所示,包含個別施用結構212及嵌入流體214之嵌入可稱為二步驟嵌入。其後,形成之宿主材料216(其係置於底層210之頂部上)具有至少一些部份或完全嵌入宿主材料216之一表面內的結構212。選擇性地,適合之加工可被實行以使軟化或膨脹之組成物208轉化成宿主材料216。於裝置組合期間,具有經嵌入之結構212的宿主材216可被層合或以其它方式與相鄰裝置層連接,或可作為一基材,相鄰層係形成、層合,或以其它方式施用於其上。
於一圖案化透明導體之情況,依據圖2B之表面 嵌入可於乾組成物208上概括均勻地形成,其後,空間選擇性或不同地處理而於宿主材料216上產生產生較高導性及較低導性之部份。另外,或連同地,依據圖2B之表面嵌入可以一空間選擇性或不同之方式實行,諸如,以一空間選 擇性或不同之方式使乾組成物208置放或形成於底層210上,藉由以一空間選擇性或不同之方式使結構212施用於乾組成物208及底層210之任一者或二者上,藉由以一空間選擇性或不同之方式使使嵌入流體214施用於乾組成物208及底層210之任一者或二者上,或此等之任何組合。
於某些實施例,導電結構係分散於一嵌入流體 內,或分散於一載體流體內,且與嵌入流體分開地或一起施用至一乾組成物。分散可藉由混合、研磨、音波處理、搖動(例如,手腕動作搖動、旋轉式搖動)、渦流式、振動、流動、化學改質此等結構之表面、化學改質一流體、增加此流體之黏度、使一分散劑或懸浮劑添加至此流體、使一穩定劑添加至此流體、使此流體極化、改變此流體之氫鍵結、改變此流體之pH,或以其它方式加工此等結構達成所欲分散而完成。分散可為均勻或非均勻,且可為穩定或不穩定。
一嵌入流體可包含一溶劑,或二或更多種不同溶 劑之組合。適合溶劑包括選自極性非質子性有機溶劑、極性質子性有機溶劑,及非極性有機溶劑之有機溶劑。依包含於一乾組成物內之一特別聚合物而定,水或另外之無機溶劑亦可被包含。適合之有機溶劑每分子可包含從1-15、2-15、3-15、3-12、3-10、4-10,或5-10個碳原子。適合有機溶劑之特別種類可包括酮類、醛類、醇類、酯類、醚類,及芳烴類。適合酮類之例子包括環己酮、4-甲基環己酮、異佛爾酮、甲基異丁酮(或MIBK)、甲乙酮(或MEK)、乙烯 基丙酮,及丙酮,與每分子含有從1-15、2-15、3-15、3-12、3-10、4-10,或5-10個碳原子之其它環狀或非環狀之酮類。 適合醛的例子係水楊醛,及每分子含有從1-15、2-15、3-15、3-12、3-10、4-10,或5-10個碳原子之其它芳香族或脂族醛類。瞭解到水楊醛含有一羥基基團,因此,亦可被認為係一適合醇之一例子。適合醇類之另外例子包括鄰-甲氧基酚、間-甲氧基酚、對-甲氧基酚,及二丙酮醇,及每分子含有從1-15、2-15、3-15、3-12、3-10、4-10,或5-10個碳原子之其它芳香族或脂族之醇類。瞭解到甲氧基酚亦可被認為一適合醚之一例子,且二丙酮醇亦可被認為係一適合酮之一例子。適合酯類之例子包括丙二醇甲醚乙酸酯(或PGMEA)、乙酸正丁酯、水楊酸甲酯,及乳酸乙酯,與每分子含有從1-15、2-15、3-15、3-12、3-10、4-10,或5-10個碳原子之其它環狀或非環狀、脂族或芳香族之酯類。瞭解到丙二醇甲醚乙酸酯亦可被認為係一適合醚之另外例子,且水楊酸甲酯及乳酸乙酯亦可被認為係適合醇類之另外例子。適合醚類之另外例子包括2-甲氧基-1,3-二氧戊環、四氫呋喃、乙二醇單丁醚(或EGMBE)、二乙二醇單丁醚,及二乙二醇單乙醚(或DEGMEE),與每分子含有從1-15、2-15、3-15、3-12、3-10、4-10,或5-10個碳原子之其它環狀或非環狀之醚類。會瞭解到乙二醇單丁醚及二乙二醇單乙醚亦可被認為係適合醇類之另外例子。適合芳烴類之例子包括甲苯、苯、乙苯,及二甲苯,與每分子含有從5-15或5-10個碳原子之其它單環狀或多環狀之芳烴類。硝基乙 烷及N-甲基吡咯啶酮亦可為適合之有機溶劑。
如上所於某些實施例所解釋般,導電結構可於溶液或以其它方式分散於一載體流體內,且可與一嵌入流體一起施用至一乾組成物。載體流體可被包含以提供除了使包含於乾組成物中之一聚合物或其它材料軟化或膨脹之外的其它功能。載體流體提供之其它功能可包含下列之一者或組合:
(1)某些塗覆工具或方法規定施用至一基材之最小(或其它臨界值)的流體塗覆厚度。包含一過量的一嵌入流體與基材交互作用會造成基材過量軟化或膨脹,且會導致導電結構過度嵌入基材之一表面下而深入基材內。包含一特定分率之對於基材係呈惰性的一載體流體能符合一塗覆工具或方法所規定之最小塗覆厚度,同時亦控制結構於基材內之嵌入程度。
(2)於某些實施例,諸如聚(乙烯基吡咯啶酮)(或PVP)之一封端劑係與諸如奈米線之某些結構表面結合或以其它方式締結。於此等實施例,一嵌入流體可對於一基材之軟化或膨脹作最佳化,但可能缺乏與封端劑之足夠相容性。包含一特定分離之能與封端劑相容的一載體流體解決嵌入流體與封端劑間缺乏相同性,與和封端劑接合之此等結構一起之封端劑可被穩定化及於分散液中維持分散。
一載體流體可包括一溶劑或二或更多種不同溶劑之組合。於某些實施例,一載體流體係比一嵌入流體更具揮發性,使得載體流體於一塗覆方法期間在起始施用至 一基材時存在於導電結構之分散液中,但比嵌入流體更快揮發。以此方式,載體流體係以比嵌入流體更快之速率自基材移除,嵌入流體留於基材上持續更久時間,以使基材軟化或膨脹及促進此等結構嵌入基材內。適合之溶劑包括選自極性非質子性有機溶劑及極性質子性有機溶劑之有機溶劑。一非極性有機溶劑或水或另外之無機溶劑亦可被包含。適合之有機溶劑每分子可含有從1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2,或2-3個碳原子。適合有機溶劑之一特別種類包含醇類,且適合醇類之例子包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第二丁醇、異丁醇、第三丁醇、正戊醇、新戊醇,及正己醇,與每分子含有從1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2,或2-3個碳原子之其它芳香族或脂族之醇類。於某些實施例,載體流體包括具有不同揮發程度之二或更多種不同溶劑之組合,諸如,其中,載體流體至少含有一第一溶劑及一不同的第二溶劑,第一溶劑及第二溶劑係不同醇類,第一溶劑係選自每分子含有從1-3、1-2,或2-3個碳原子之脂族醇類,且第二溶劑係選自每分子含有從4-10、4-9、4-8、4-7、4-6,或4-5個碳原子的脂族醇類。
表面嵌入之控制可經由膨脹-分散-蒸發-施用階 段之適當平衡而達成。此平衡可藉由,例如,一溶劑-宿主材料交互作用參數、欲被嵌入之導電結構的尺寸、一嵌入流體之反應性及揮發性、撞擊結構之動量或速率、溫度、濕度、壓力,及其它因素而控制。更特別地,對於表面嵌 入之加工參數的例示係於下對本揭露之某些實施例作列示:
嵌入流體選擇:
與一基材或其它宿主材料有關之溶解度參數(例如,Hildebrand及Hansen溶解度參數)
嵌入流體與表面之相容性(例如,介電常數、分配係數、pKa等之相匹配或比較)
共沸,可混合性
溶劑擴散/移動性
黏度
蒸發(閃點、蒸氣壓、冷卻等)
溶劑曝露於基材或其它宿主材料之時間
分散劑、界面活性劑、穩定劑、流變改質劑
溶劑(VOC、免除VOC、無VOC、以水為主)
基材或其它宿主材料:
溶解度參數(與溶劑調配物有關)
結晶度
交聯度
分子量
表面能量
共聚物/複合材料
表面處理
結構型式:
結構之濃度
結構之幾何形狀
結構之表面改質(例如,配位體、界面活性劑)
結構於溶劑調配物中之溶解度
製程操作及條件:
沉積型式/施用方法(例如,噴灑、印刷、輥塗、凹版塗覆、狹縫式模具塗覆、毛細塗覆、液面彎曲式塗覆、杯式塗覆、刮刀塗覆、噴霧、沉浸、浸塗等)
溶劑曝露於基材或其它宿主材料之時間
濕化、表面張力
溶劑體積
表面(預)處理
濕度
表面(後)處理
結構於表面上之衝擊/動量/速率(例如,會影響嵌入之深度或程度)
施加至於宿主材料及施用器間之溶劑的剪切
後加工條件(例如,加熱、蒸發、流體移除、空氣乾燥等)
其它因素
濕化/表面張力
毛細力量,芯吸
施用至表面之溶劑的量
溶劑曝露於表面之時間
表面(預)處理
調配物穩定性
嵌入流體擴散至表面內;熱力學及動力學考量
非所欲作用之減輕:
不可逆之破壞
長的膨膨/溶解時間
霧濁,混濁
破裂,混濁
環境條件(例如,濕度)
永久軟化
濕潤性/不均勻濕化
溶液穩定性
表面粗糙度
前述參數之一些或全部可被改變或選擇,以調整導電結構於一特定宿主材料內之嵌入深度或程度。例如,於一宿主材料之一表面內的較高程度之嵌入深度可藉由增加與宿主材料交互作用之一嵌入流體的溶解力,使嵌入流體-基材之Hansen溶解度參數緊密匹配,延長與宿主材料接觸之嵌入流體的曝露時間,增加與宿主材料接觸之嵌入流體的量,升高此系統之溫度,增加撞擊於宿主材料上之結構的動量,增加嵌入流體及此等結構之任一者或二者於宿主材料內之擴散,或此等之任何組合而達成。
流體(例如,嵌入流體及載體流體)亦可包含可用於賦予此等流體之一特定組的特性之鹽類、界面活性劑、穩定劑,及其它添加劑。穩定劑可以其等之至少部份抑制 結構凝聚的能力為基礎而被包含。其它穩定劑可以其保留此等結構之功能的能力為基準而選擇。例如,丁基化羥基甲苯(或BHT)可作為一良好穩定劑及作為一抗氧化劑。其它試劑可被使用以調整流變性質、蒸發速率,及其它特徵。
流體及結構可被施用,以便相對於一乾組成物的 一表面係大半為靜止。於其它實施例,施用係以相對移動實行,諸如,藉由使一流體噴灑於一表面上,藉由使一乾組成物運送經過一落下之流體簾幕,或藉由使一乾組成物運送通過一流體池或浴。流體及結構之施用可藉由噴霧、粉化、汽化、噴灑、靜電噴灑、傾倒、輥軋、淋幕、擦拭、旋轉鑄模、滴落、沾浸、塗刷、流動、粉刷、浸沒、圖案化(例如,沖壓、控制式噴灑、控制式超音波噴灑等)、流動塗覆方法(例如,狹縫式模具、毛細管塗覆、液面彎曲式塗覆、梅耶桿、刮刀塗覆、杯式塗覆、泄降等)、塗刷、凹版印刷、平版印刷、網版印刷、柔版印刷、膠版印刷、輥塗、噴墨印刷、凹雕印刷,或此等之任何組合產生。於某些實施例,結構被推進,諸如,藉由一噴灑器,至一表面上,因此,藉由與表面衝擊而促進嵌入。於其它實施例,一梯度施用至流體、結構,或二者。適合梯度包括磁場及電場。 梯度可用以使流體、結構,或二者施用、分散,或推進至一表面上。於某些實施例,梯度被用以操縱結構以便控制嵌入程度。一施用梯度可為固定或可變化。梯度可於一組成物軟化或膨脹之前,乾組成物保持軟化或膨脹時,或乾組成物軟化或膨脹之後施用。被考量者係一乾組成物可被 加熱以達成軟化,及流體及結構之任一者或二者可被加熱以促進嵌入。於某些實施例,結構之嵌入可主要或僅經由施用一嵌入流體且未施用梯度或外部壓力而達成。於某些實施例,結構之嵌入可經由施用壓力(例如,壓力輥)以替代一嵌入流體或與其結合而達成。
流體及導電結構之施用及此等結構之嵌入可經 空間控制產生圖案。於某些實施例,空間控制可以一物理遮罩達成,其可被置於一施用器與一表面之間,以阻絕一部份之經施用的結構不與表面接觸,造成控制圖案化之嵌入。於其它實施例,空間控制可以一光遮罩達成。一正或負光遮罩可被置於一光源與一表面之間,此可相對應於一光阻劑。經由此光遮罩之非不透明部份透射之光可選擇性地影響光阻劑被曝光部份之溶解度,且使光阻劑之空間控制的可溶區域能控制式嵌入。於其它實施例,空間控制可經由使用電梯度、磁梯度、電磁場、熱梯度、壓力或機械梯度、表面能量梯度(例如,液體-固體-氣體界面、黏著-內聚力,及毛細作用)、印刷,或此等之任何組合達成。空間控制亦可藉由印刷不同於一宿主材料且不會發生嵌入(或以其它方式抑制)之一材料而達成。
如上所示,導電結構可分散於一嵌入流體,且與 嵌入流體一起經由一步驟嵌入施用至一乾組成物。結構亦可經由二步驟嵌入與一嵌入流體個別地施用至一乾組成物。於後者之情景,此等結構可以一濕型式施用,諸如,藉由分散於一載體流體內,或藉由分散於相同嵌入流體或 一不同嵌入流體內。仍然於後者之情景,此等結構可以一乾型式施用,諸如,呈噴霧粉末型式。亦被考量者係此等結構可以一似乾燥型式施用,諸如,藉由使此等結構分散於揮發性之一載體流體內,諸如,甲醇、另外之低沸點醇,或另外低沸點有機溶劑,其於與一乾組成物衝擊前實質上蒸發。
現注意轉到圖2C,其係例示依據本揭露一實施 例之用於使導電結構222表面嵌入一濕組成物218內之一製造方法。參考圖2C,濕組成物218係以置於底層220之頂部上的一塗層或一頂層的型式施用至一底層220,其等一起構成或作為一基材。濕組成物218可相對應於一溶解型式之一宿主材料,且特別地,可包含一溶解型式、一膠體型式、一奈米顆粒型式、一溶膠型式之先前列示作為適合宿主材料的任何材料。亦被考量者係濕組成物218可相對應於一宿主材料先質,其可藉由諸如乾燥、固化、交聯、聚合、燒結、煅燒,或此等之任何組合的適合加工轉化成宿主材料。 例如,濕塗覆組成物218可為未完全固化或凝固之一塗層或一頂層;未完全交聯之一可交聯的塗層或頂層,其於後使用適合聚合起始劑或交聯劑固化或交聯;或單體、寡聚物,或單體與寡聚物之組合的一塗層或一頂層,其可於後使用適合聚合起始劑或交聯劑聚合。混組成物218亦可使用如網版、反轉間接凹版、柔版,或噴墨印刷之印刷方法或另外方法圖案化。於某些實施例,濕組成物218可包含具有一液相與一固相的一材料,或可含有至少部份液體或具有與液 體者相似之性質的一材料,諸如,一溶膠、一半固體、一凝膠等。底層220可為透明或不透明,可為可撓性或剛性,且可由,例如,一聚物、一離聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、PMMA、聚碳酸酯、PVC、PP、一丙烯酸酯聚合物、ABS、一陶瓷材料、一玻璃、矽、一金屬(例如,不銹鋼或鋁),或此等之任何組合,與先前列示作為適合宿主材料之任何其它材料所組成。底層220可作為一暫時層,其於後於裝置組合期間移除,或可保持於一形成之裝置中作為此裝置之一層或其它組件。
其次,依據圖2C左側之選擇,於乾燥前或於其 維持於能使結構222嵌入濕組成物218內之狀態時,使結構222施用至濕組成物218。於某些實施例,結構222之施用係經由一流動塗覆方法(例如,狹縫式模具、毛細塗覆、梅耶桿、杯式塗覆、泄降等)。雖然未於左側例示,被考量者係一嵌入流體可同時或個別施用至濕組成物218,以促進結構222之嵌入。於某些實施例,結構222之嵌入可經由施用壓力(例如,壓力輥)以替代一嵌入流體或與其結合而達成。其後,形成之宿主材料224具有至少一些部份或完全嵌入宿主材料224之一表面內的結構222。適合之加工可被實行以使濕組成物218轉化成宿主材料224。於裝置組合期間,具有經嵌入之結構222的宿主材料224可被層合或以其它方式與相鄰裝置層連接,或可作為一基材,相鄰裝置層係形成、層合,或以其它方式施用至其上。
圖2C左側有關於結構222之施用及結構222之嵌 入的某些方面可使用與如上對於圖2A及圖2B所述之相似加工條件及材料實行,且此等方式於下未被重複。
參考圖2C右側之選擇,濕組成物218起始可藉由 適合加工轉化成一乾組成物226,諸如,藉由至少部份乾燥、固化、交聯、聚合,或此等之任何組合。其次,結構222及一嵌入流體228可被施用至乾組成物226。結構222可於溶液或以其它方式分散於嵌入流體228內,且可經由一步驟嵌入同時施用至乾組成物226。另外,結構222可於嵌入流體228處理乾組成物226之前、期間,或之後個別地施加至乾組成物226。如上所示,包含個別施用結構222之嵌入可稱為二步驟嵌入。其後,形成之宿主材料224具有至少一些部份或完全嵌入宿主材料224之表面內的結構222。選擇性地,適合之加工可被實行以使乾組成物226轉化成宿主材料224,諸如,藉由另外之乾燥、固化、交聯、聚合,或此等之任何組成。圖2C例示之製造階段的任一者或全部可於一適合流體(例如,一嵌入流體或其它適合流體)之蒸氣環境存在中實行,以促進結構222之嵌入,減慢濕組成物218之乾燥,或二者。
圖2C之右側有關於結構222及嵌入流體228之施 用及結構222之嵌入的某些方面可使用與如上對於圖2A及圖2B所述之相似加工條件及材料實行,且此等方面於下未被重複。特別地,且至少某些方面,圖2C右側之用於使結構222嵌入乾組成物226內之加工條件可被視為與圖2B之當結構212嵌入乾組成物208時使用者大半呈平行。
於一圖案化透明導體之情況,依據圖2C之表面 嵌入可於濕組成物218或乾組成物226上概括呈均勻地實行,其後空間選擇性或不同地處理,於宿主材料224上產生較高導性及較低導性部份。另外,或連同地,依據圖2C之表面嵌入可以一空間選擇性或不同方式實行,諸如,藉由於底層220上以一空間選擇性或不同方式置放或形成混組成物218,藉由於濕組成物218及底層220之任一者,或二者上以一空間選擇性或不同方式施用結構222,藉由於乾組成物226及底層220之任一者,或二者上以一空間選擇性或不同方式施用結構222,藉由於乾組成物226及底層220之任一者,或二者上以一空間選擇性或不同方式施用嵌入流體228,或此等之任何組合。
現將注意轉到圖2D,其係例示依據本揭露實施 例之用於使導電結構242併入一濕組成物238內之一製造方法。參考圖2D,結構242係以,諸如,一實質上乾型式或分散於一適合載體流體內施用至一底層240,然後,濕組成物238係以置於底層240之頂部上且至少部份圍繞結構242之一外塗層或一頂層的型式施用至底層240。濕組成物238可相對應於一溶解型式之一宿主材料,且特別地,可包含一溶解型式、一膠體型式、一奈米顆粒型式、一溶膠型式之先前例示作為適合宿主材料的任何材料。亦被考量者係濕組成物238可相對應於一宿主材料先質,其可藉由諸如乾燥、固化、交聯、聚合、燒結、煅燒,或此等之任何組合的適合加工轉化成宿主材料。例如,濕塗覆組成物238可為 未完全固化或凝固之一外塗層或一頂層;未完全交聯之一可交聯之外塗層或頂層,其可於後使用適合聚合起始劑或交聯劑固化或交聯;單體、寡聚物,或單體與寡聚物之組合的一外塗層或一頂層,其可於後使用適合聚合起始劑或交聯劑聚合。濕組成物238亦可,例如,以如網版、反轉間接凹版、柔版,或噴墨印刷之印刷方法或另外方法圖案化。 於某些實施例,濕組成物238可包含具有一液相與一固相之一材料,或可包含係至少部份液體或具有與一液體相似者之性質的一材料,諸如,一溶膠、一半固體等。底層240可為透明或不透,可為可撓性或剛性,且可由,例如,一聚合物、一離聚物、EVA、PVB、TPO、TPU、PE、PET、PETG、PMMA、聚碳酸酯、PVC、PP、一丙烯酸酯聚合物、ABS、一陶瓷材料、一玻璃、矽、一金屬(例如,不銹鋼或鋁),或此等之任何組合,與先前列示作為適合宿主材料之任何其它材料所組成。底層240可作為一暫時層,其於後係於裝置組合期間移除,或可被保留於一形成裝置中作為此裝置之一層或其它組件。
其次,濕組成物238轉化成宿主材料,其具有至 少一些部份或完全併入宿主材料內之結構242。適合加工可被實行以使濕組成物238轉化成宿主材料。於裝置組合期間,具有經併入之結構242的宿主材料可被層合或以其它方式與相鄰裝置層連接,或可作為一基材,相鄰裝置層係形成、層合,或以其它方式施用於其上。
透明導體圖案化
圖案化透明導體可用於,例如,觸控感應器、液 晶顯示器(或LCD)像素電極,及其它電子及光電子裝置。導電軌跡間之適當電隔離對於隔離電信號以於觸控感應或像素切換達成空間解析度係所欲的。透明導體適當透光性蓻於達成較高顯示亮度、對比比率、影像品質,及功率消耗效率係所欲的,同時適當導電性對於維持高的信號雜訊比率、切換速度、更新率、回應時間,及均勻性係所欲的。 對於其中電圖案化係所欲的但光學(例如,對人眼係可見的)可觀察之圖案化係非所欲之應用,適當之圖案不可見度或低圖案可見度係所欲的。接近或藉由人眼係實質上不可區別之電隔離圖案係特別所欲的。自一基材之部份大半或實質上移除導電材料之圖案化方法一般係非所欲的,因為於典型房間照明下或於高強度光照明下,譜如,太陽光曝露或曝露於來自其它來源之高強度可見光,具有移除材料之部份可以人眼與不具有材料移除之部份以視覺區別。另外,一低成本可以溶液加工之圖案方法或組成物係所欲的,以便提供與噴墨印刷、網版印刷,或凹版印刷之相容性。
於某些實施例,一圖案化透明導體可包括較高片 電導性部份,此等係側向相鄰且以較低片導電性部份間隔開。會瞭解到“較低導電性”或“較低片電阻”以一絕對意義而言可包含一絕緣性質,但無需必然指此絕對意義。相反地,“較低導電性”更普遍地可指對於電絕緣之目的係足夠絕緣或可為相對於具有較高片導電性之另一部份的一部 份。於某些實施例,於較高與較低導電部間之一電對比可為使得較低導電部之一表面或片電阻可為較高導電部之片電阻的至少約2倍,諸如,至少約5倍,至少約10倍,至少約20倍,至少約50倍,至少約100倍,至少約500倍,至少約1,000倍,至少約10,000倍,或至少約100,000倍,且最高達約1,000,000倍,最高達約10,000,000倍,或更多。於某些實施例,較低導電部之一表面或片電阻可為至少或大於約200Ω/sq,諸如,至少約250Ω/sq,至少約300Ω/sq,至少約350Ω/sq,至少約400Ω/sq,至少約500Ω/sq,至少約1,000Ω/sq,至少約10,000Ω/sq,或至少約100,000Ω/sq,且最高達約1,000,000Ω/sq,最高達約10,000,000Ω/sq,或更多,同時較高導電部之一平面或片電阻可為不大於或少於約200Ω/sq,諸如,不大於約150Ω/sq,不大於約100Ω/sq,不大於約75Ω/sq,不大於約50Ω/sq,不大於約25Ω/sq,不大於約20Ω/sq,不大於約15Ω/sq,或不大於約10Ω/sq,且下至約1Ω/sq,下至約0.1Ω/sq,或更少。
為降低較高導電部與較低導電性部間之光學對 比,較低導電部之光學特徵可與較高導電部之光學特徵足夠相匹配。以此方式,較高及較低導電部可產生低可見度圖案,同時一電對比係於較高與較低導電部之間維持。藉由使較高與較低導電部之光學特徵足夠相匹配,可使此等部份對於人眼係實質上視學不可區別或不可檢測。較高與較低導電部之圖案化於視覺上不可區別之程度可,例如,於一群正常視力之人體(例如,年輕至中年成人年齡範圍) 且於適光條件下評估。於某些實施例,若圖案化係至少約90%之人體無法檢測時,諸如,至少約93%,至少約95%,至少約97%,至少約98%,至少約99%,或更多,較高及較低導電部之圖案化可被視為實質上視覺上不可區別。於某些實施例,若較高導電部之光澤與較低導電部之光澤被至少約90%之人體,諸如,至少約93%,至少約95%,至少約97%,至少約98%,至少約99%,或更多視為相同,較高及較低導電部之圖案化可被視為實質上視覺不可區別,其中,光澤可沿著,例如,金剛石光澤、暗淡光澤、油脂光澤、金屬光澤、珍珠光澤、樹脂光澤、絲光澤、次金屬光澤,及蠟光澤之尺度評估。
於某些實施例,較高及較低導電部之透光率值的 差異(例如,每一者以百分率表示之透光率值間的絕對差異)可為不大於約10%,諸如,不大於約5%,不大於約4%,不大於約3%,不大於約2%,不大於約1%,不大於約0.5%,不大於約0.4%,不大於約0.3%,或不大於約0.2%,且下至約0.1%,下至約0.01%,下至約0.001%,或更少,其中,透光率值可以人類視覺或光度計權重之透光率,於可見光範圍之一特定波長或一範圍之波長(諸如,約550nm)之透光率,太陽通量權重透光率,於紅外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的透光率,或於紫外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的透光率表示。於某些實施例,較高及較低導電部之濁度值的差異(例如,透射及反射,且以每一者以百分率表示之濁度值間的絕緣差異表示)可為不大於約 5%,諸如,不大於約4%,不大於約3%,不大於約2%,不大於約1%,不大於約0.5%,不大於約0.4%,不大於約0.3%,不大於約0.2%,或不大於0.1%,且下至約0.05%,下至約0.01%,下至約0.001%,或更少,其中,濁度值可以人類視覺或光度計權重之濁度,於可見光範圍之一特定波長或一範圍之波長(諸如,約550nm)的濁度,太陽通量權重濁度,於紅外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的濁度,或於紫外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的濁度表示。於某些實施例較高及較低導電部之光吸收率值的差異(例如,每一者以百分率表示之吸收率值間之絕對差異)可為不大於約10%,諸如,不大於約5%,不大於約4%,不大於約3%,不大於約2%,不大於約1%,不大於約0.5%,不大於約0.4%,不大於約0.3%,或不大於約0.2%,且下至約0.1%,下至約0.01%,下至約0.001%,或更少,其中,吸收率值可以人類視覺或光度計權重之吸收率,於可見光範圍之一特定波長或一範圍之波長(諸如,約550nm)的吸收率,太陽通量權重吸收率,於紅外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的吸收率,或於紫外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的吸收率表示。於某些實施例,較高及較低導電部之反射率值的差異(例如,每一者以百分率表示之擴散反射率值間之絕對差異)可為不大於約10%,諸如,不大於約5%,不大於約4%,不大於約3%,不大於約2%,不大於約1%,不大於約0.5%,不大於約0.4%,不大於約0.3%,或不大於約0.2%,且下至約0.1%,下至約0.01%,下至約0.001%,或 更少,其中,反射率值可以人類視覺或光度計權重之反射率,於可見光範圍之一特定波長或一範圍之波長(諸如,約550nm)的反射率,太陽通量權重反射率,於紅外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的反射率,或於紫外線範圍之一特定波長或一範圍之波長的反射率表示。於某些實施例,較高及較低導電部之相對應對的彩色刺激值的差異(例如,以相對於彩色刺激值之任一者的百分率表示之一相對應對的彩色刺激值間之絕緣差異)可為不大於約10%,諸如,不大於約5%,不大於約4%,不大於約3%,不大於約2%,不大於約1%,不大於約0.5%,不大於約0.4%,不大於約0.3%,或不大於約0.2%,且下至約0.1%,下至約0.01%,下至約0.001%,或更少,其中,彩色刺激值可為於一適合色空間的參數,諸如,International Commission on Illumination(或CIE)1931 RGB及CIE 1931 XYZ色空間。
於某些實施例,透明導體之圖案化可藉由施用一 空間選擇性或不同之處理以抑制或中斷於導電性係非所欲之一部份或多部份上之滲漏而實行,諸如,藉由抑制一滲透網絡形成,抑制滲透網絡導電性,或藉由某種機構或作用使一滲透網絡不滲透,諸如,使一預形成之滲透網絡的個別導電結構破裂或割斷以使此網絡不滲透,或此等之任何組合。需瞭解滲漏之抑制可包含完全或實質上完全抑制滲漏,與部份抑制滲漏(或降低滲漏)。因此,例如,特徵如此處者之一抑制滲漏的處理或組成物亦可包含一降低滲漏的處理或組成物。再者,特徵如此處者之一抑制滲漏的處 理或組成物亦可包含一導電性改質之處理或組成物(例如,一糊料或一墨水),其中,一或多種導電性改質劑被施用以抑制或中斷滲漏。
於物理性抑制滲漏,嵌入或併入打算變成較低導 電部內之導電結構被處理以抑制彼此之有效物理接觸而形成一滲透網絡,而嵌入或併入較高導電部內之導電結構可彼此接觸,形成於較高導電部之導電結構的一滲透網絡。 物理性抑制滲漏可包括於打算變成較低導電部之部份內的結構間引入間隔劑,以抑制接合處之有效電接觸及導電。 於化學抑制滲漏,嵌入或併入打算變成較低導電部之部份內的導電結構被曝露於一化學劑或其它化學處理,以抑制彼此之有效接觸而形成一滲透網絡,而嵌入或併入較高導電部內之導電結構可彼此接觸,於較高導電部形成一滲透網絡。化學抑制滲漏可包括引入與較低導電部內之結構化學性結合,或表面官能化,或反應的化學劑,以抑制接合間之有效接觸及電子傳導。於經由降解抑制滲漏,嵌入打算變成較低導電部之部份內的導電結構係曝露於一化學劑或其它化學處理,以抑制或鈍化不同結構間之導電。經由降解抑制滲漏可包括使導電結構間之接合降解,使結構本身降解,諸如,藉由使此等結構溶解或破碎,或使此等結構轉化成具有較高電阻之結構,或二者。會瞭解到抑制滲漏之“物理”、“化學”及“降解”方式的分類係為了易於呈見,且某些處理可經由抑制滲漏之“物理”、“化學”及“降解”方式之二或更多者的組合而抑制滲漏。抑制滲漏亦可經由 一導電性改質劑與此等結構本身以外的導電結構之一滲透網絡的一組份間之交互作用而完成,以降低此網絡之導電性。
於物理抑制滲漏之情況,適合之間隔劑可為奈米 尺寸或微米尺寸,且可由絕緣材料,諸如,陶瓷材料(例如,呈奈米顆粒之型式,或由金屬及非金屬之氧化物及硫族化物形成之其它奈米尺寸物件,諸如,氣相二氧化矽或其它型式之二氧化矽,及二氧化鈦)及有機材料(例如,呈分子、單體、寡聚物,及低分子量聚合物之型式)所形成,或可包含此等。一或多種間隔劑可分散於可含有一增稠劑(或一黏度改質劑)及一溶劑或其它載劑流體之一適合組成物中,且此組成物可以一實質上均勻方式或以空間選擇性或不同之方式施用。於某些實施例,組成物亦可含有促進間隔劑表面嵌入之一嵌入流體,使得間隔劑係至少部份嵌入一宿主材料內,且至少一些間隔劑係位於宿主材料內之導電結構間,以抑制接合間之有效接觸及電子傳導。一相對較小尺寸之間隔劑可促進其等嵌入宿主材料內,及至少一些間隔劑於結構間之局部化。此組成物亦可含有一抗氧化劑,以於貯存期間保護間隔劑。
例如,由一絕緣材料形成的奈米顆粒或其它奈米 尺寸之物件可為適合之間隔劑。於奈米顆粒或由二氧化鈦形成之其它奈米尺寸物件之情況,奈米顆粒可作為使結構物理性間隔開與降解功能,諸如,藉由使水光催化轉化成氧,此可氧化此等結構之表面,之雙重功能。作為另一例 子,適合間隔劑可包含有機分子、有機單體、有機寡聚物,及低分子量有機聚合物(例如,具有約20,000或更少,約10,000或更少,約5,000或更少,或約1,000或更少之數或重量平均分子量)之一或多者,其具有與其內嵌入或併入結構之一宿主材料相同或相似的化學組成物,具有與此宿主材料實質上相同或相似之溶解度參數,或二者。有機分子、有機單體、有機寡聚物,及低分子量有機聚合物之無機類似物亦可被作為間隔劑。單體、寡聚物,及聚合物可為紫外線可固化或可聚合化,且聚合物及相關單體與寡聚物的例子包括先前列示作為適合宿主材料者。澱粉類及其它多醣類亦可為適合間隔劑。適合間隔劑之進一步例子包括可產生氣泡之發泡劑,及於加熱或以它方式能量化時會膨脹之材料。
於化學抑制滲漏之情況,適合之化學劑可為次奈 米尺寸、奈米尺寸,或微米尺寸,且可呈以一或多種與導電結構具有親和性之官能基團終結、衍生,或取代,或能與導電結構形成一化學鍵結的分子、單體、寡聚物,及低分子量聚合物之型式。一或多種化學劑可分散於可含有一增稠劑(或一黏度改質劑)及一溶劑或其它載劑流體之一適合組成物中,且此組成物可以實質上均勻方式或以一空間選擇性或不同之方式施用。於某些實施例,此組成物亦可含有促進化學劑之表面嵌入的一嵌入流體,使得此等化學劑係至少部份嵌入一宿主材料內,且至少一些化學劑係與宿主材料中之導電結構化學鍵結或使其表面官能化,以抑 制接合間之有效接觸及電傳導。一相對較小尺寸之化學劑可促進其等嵌入宿主材料內及至少一些圍繞導電結構之化學劑局部化。組成物亦可含有於貯存期間保護化學劑之一抗氧化劑,與對於自化學劑造成之可能變色產生防護之抗著色劑或抗黃化劑。
化學鍵結之例子包括共價鍵、離子鍵,及配位鍵,且適合官能基團之例子包括:(1)硫醇基團、其係指-SH;(2)胺基基團,其係指-NH2;(3)N-取代之胺基基團,其係指具有一組其氫原子係以一組取代基基團取代之一胺基基團。N-取代之胺基基團的例子包括-NRR’,其中,R及R’係選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團,及芳基基團,且R及R’之至少一者不是一氫陰離子基團;(4)羥基基團,其係指-OH;(5)氰基基團,其係指-CN;(6)硝基基團,其係指-NO2;(7)醯胺基基團,其係指-(C=O)NH2;(8)N-取代之醯胺基團,其係指具有一組其氫原子係以一組取代基基團替代之一醯胺基團。N-取代之醯胺基團的例子包括-(C=O)NRR’,其中,R及R’係選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團,及芳基基團,且R及R’之至少一者不是一氫陰離子基團;(9)羧基基團,其係指-(C=O)OH; (10)尿素基團,其係指-NH(C=O)NH2;(11)醚基團,其係指-O-;(12)作為電子予體(例如,路易士鹼)及電子受體(例如,路易士酸)之官能基團;(13)含磷基團,諸如,膦類;(14)羰基基團,其係指-(C=O)-;及(15)前述之二或更多者的組合。
例如,適合之化學劑可包括以硫醇終結之小分子、寡聚物,或聚合物;界面活性劑;分子配位體(例如,冠狀醚);含有給予電子之官能基團的寡聚物及聚合物(例如,聚(環氧乙烷))之一或多者。於以硫醇基團終結、衍生,或取代之化學劑的情況,化學劑可作為導電結構表面官能化以使結構物理性間隔開及降解功能,諸如,藉由使結構表面硫化,諸如,於銀奈米線之情況促進硫化銀形成,之雙重功能。適合之含硫醇的化學劑之例子包括具有化學式:R-SH者,其中,R係一烷基、烯基、炔基,或芳基基團、一聚矽氧烷基團,或其等之衍生物。適合之含磷化學劑的例子包括具有化學式P(R)(R’)(R”)者,其中,P係磷,且R、R’及R”係獨立地選自氫陰離子、烷基、烯基、炔基、芳基,及聚矽氧烷基團,或其等之衍生物。例如,一適合之含磷化學劑係三苯基膦。
適合之化學劑可具有與使導電結構嵌入或併入之一宿主材料實質上相同或相似之化學組成物,可具有與宿主材料實質上相同或相似之溶解度參數,或二者。有機 分子、有機單體、有機寡聚物,及低分子量有機聚合物之無機類似物亦可作為化學劑。單體、寡聚物,及聚合物可為紫外線可固化或可聚合,且聚合物及相關單體與寡聚物的例子包括含有適合官能基團或以適合官能基團終結、衍生,或取代之先前列示作為適合宿主材料者。
經由降解抑制滲漏可藉由化學劑或其它處理而 完成,其與導電結構之表面化學反應、降解,或其它方式改質,以使此等表面較少導電性,或使此等結構受損、破裂、破碎、蝕刻,或溶解(選擇性、較佳、部份,或全部)。 為達到低可見度圖案化,經由降解抑制滲漏可包括足夠降低以降低較低導電部中之一滲透網絡的導電性與沒有會造成較低導電部與較高導電部間之非所欲光學對比的過度降解間之平衡。
於對於奈米線或其它高縱橫比之奈米結構的情 況之某些實施例,經由降解抑制滲漏可經由一切斷或切割之機構或作用達成此一平衡,其中,奈米線係於沿著其等之長度的一或多個位置切斷,造成較短或較低縱橫比之奈米線或其它奈米結構。圖3例示一切割機構模型化之一例子,其中,濁度改變及片電阻改變(以Ω/sq或OPS)係與一起始奈米線滲透網絡中每一奈米線引入之破裂數作圖。電滲漏係依奈米線長度而定。於高於一滲漏臨界值,此網絡係導電性,而低於此滲漏臨界值,此網絡係絕緣或非滲透。 以網絡中之奈米線的表面區覆蓋率或裝料程度而言,較短奈米線典型上具有一較高滲漏臨界值。如圖3所示,切割機 構可藉由於奈米線中引入破裂且藉此減少奈米線長度而增加奈米線網絡的片電阻。切割機構造成滲漏臨界值上升至等於或高於奈米線之一表面區覆蓋率或一裝料量的量,此表明片電阻急遽地增加。奈米線之材料自破裂移除,藉此,與無破裂時之起始奈米線滲透網絡相比,降低奈米線之表面區覆蓋率或裝料量且降低濁度。於圖3之範例,低可見度圖案化可藉由控制於一目標區內每奈米線之破裂數量(及破裂尺寸)而達成,此產生供高電對比之足夠高的片電阻,同時維持供低光學對比之足夠小的濁度改變。
圖4例示一示意接受一切斷或切割機構或動作 之金屬奈米線(此處係銀奈米線(或AgNWs))的範例,其中,奈米線係於沿著其長度之一或多個位置切斷。雖不欲受一特別理論所局限,但某些化學劑可藉由於含有鹵化銀(諸如,氯化銀或溴化銀,其係於合成時包含於銀奈米線中)之位置處較佳地或選擇性地降解銀奈米線而作用。例如,銀奈米線,或其它含銀之奈米結構或微米結構,可含有範圍約0.05%至約20%之一重量百分率的鹵化物,諸如,呈氯或溴之型式,諸如,從約0.05%至約15%,從約0.05%至約10%,從約0.05%至約5%,從約0.05%至約4%,從約0.05%至約3%,從約0.05%至約2%,從約0.1%至約20%,從約0.1%至約15%,從約0.1%至約10%,從約0.1%至約5%,從約0.1%至約4%,從約0.1%至約3%,從約0.1%至約2%,從約1%至約20%,從約1%至約15%,從約1%至約10%,從約1%至約5%,從約1%至約4%,從約1%至約3%,從約1%至約2%, 從約5%至約20%,從約5%至約15%,從約5%至約10%,約10%至約20%,從約10%至約15%,或從約15%至約20%。 某些化學劑可作為配位體,其藉由與銀離子型式錯合物使包含於銀奈米線中之鹵化銀溶解,藉此於含有鹵化銀之位置處使銀奈米線切斷。另外,或組合地,某些化學劑可藉由於含有另外氧化型式之銀(諸如,氧化銀(或Ag2O)或銀)之位置處,或於沿著銀奈米線之缺陷、錯位,或其它位置處使銀奈米線較佳地或選擇性地降低而作用。
圖5例示一示意接受一切斷或切割機構或動作之 金屬奈米線(此處係銀奈米線(或gNWs))之範例,其中,奈米線間之接合係於此等接合處較佳地或選擇性地降解以使奈米線切斷,及自此等接合移除銀,並且使限遷移或再沉積於與此等接合相鄰之完整或切斷的奈米線上。雖不欲受一特別理論所局限,某些化學劑可於含有鹵化銀(諸如,氯化銀或溴化銀,其係於合成時包含於銀奈米線中)位置處使銀奈米線較佳地或選擇性地降解,即使切割機構亦可包括於含有其它氧化型式之銀(諸如,氧化銀(或Ag2O)或硫化銀)之位置處,或於沿著銀奈米線之缺陷錯位,或其它位置處使銀奈米線降解。某些化學劑可作為配位體,其藉由與銀離子形成錯合物使包含於銀奈米線中之鹵化銀溶解,藉此,於含有鹵化銀之位置處使銀奈米線切斷;組合地,相同或另外之化學劑可作為還原劑,其使錯合物中之銀離子還原,產生銀之遷移或再沉積。此銀遷移或再沉積會增加濁度,而至少部份抵消因自接合移除銀而產生之濁度降 低,且與抑制滲漏處理前之其等原始直徑相比,會造成至少一些於其等之端部或沿著其等長度之其它部份具有較大直徑之切斷或完整的奈米線。
圖6例示一示意接受一切斷或切割機構或動作之 金屬奈米線(此處係銀奈米線或(AgNWs))之範例,其中,奈米線間之接合係於接合處較佳地或選擇性地降解以切斷奈米線,及自此等接合移除銀,並且於接合處以銀奈米顆粒(或AgNPs)或其它含銀之奈米結構使銀遷移或再沉積。此銀遷移或再沉積亦可於超出此等接合之其它處發生。雖不欲受一特別理論所局限,某些化學劑可於含有鹵化銀(諸如,氯化銀或溴化銀,此係於合成時包含於銀奈米線內)之位置處,使奈米線較佳地或選擇性地降解而作用,即使切割機構亦可包括於含有另外氧化型式之銀(諸如,氧化銀(或Ag2O))或硫化銀之位置處,或於沿著銀奈米線之缺陷、錯位或其它位置處,使銀奈米線降解。某些化學劑可作為配位體,其藉由與銀離子形成錯合物使包含於銀奈米線中之銀溶解,藉此,於含有鹵化銀之位置處切斷銀奈米線;組合地,相同或另外之化學劑可作為還原劑,其使錯合物中之銀離子還原,以銀奈米顆粒產生銀遷移或再沉積。此銀遷移或再沉積會增加濁度,至少部份抵消因自此等接合移除銀造成之濁度降低。
二或更多之先前切割機構的組合可於某些實施 例達成。例如,奈米線可於沿著其等長度之一或多個位置處切斷,及使銀遷移或再沉積於完整或切斷之奈米線上, 與以銀奈米顆粒或其它含銀之奈米結構使銀遷移或再沉積。
藉由使導電結構依據一切割機構平衡或部份地 降解,低可見度圖案化可被達成。例如,於較低導電部之導電結構的表面區覆蓋率(例如,以百分率表示)可為少於,或不大於,在較高導電部之導電結構的一相對應表面區覆蓋率,但於較低導電部之導電結構的表面區覆蓋率可被維持於在較高導電部之導電結構的表面區覆蓋率之至少約5%內,諸如,至少約10%、至少約13%、至少約15%、至少約17%、至少約20%、至少約23%、至少約25%、至少約27%、至少約30%、至少約33%、至少約35%、至少約37%、至少約40%、至少約43%、至少約45%、至少約47%、至少約50%、至少約53%、至少約55%、至少約57%、至少約60%、至少約63%、至少約65%、至少約67%、至少約70%、至少約73%、至少約75%、至少約77%,或至少約80%,且最高達約85%、最高達約87%、最高達約90%、最高達約93%、最高達約95%,或更多。表面區覆蓋率可以一或多個影像,諸如,一或多個掃瞄式電子顯微術(或SEM)影像,之影像分析為基礎,且一影像中由導電結構佔據之一區域係相對應於具有於或高於一臨界值(或在其它實施中係於或低於一臨界值)之亮度或其它強度值的像素,且可相對於,例如,至少約200μm×約200μm、至少約250μm×約250μm,或至少約500μm×約500μm之區域樣品尺寸計算。
作為另一範例,於較低導電部之一導電性或半導 性材料(諸如,於金屬奈米線之情況的銀或另外金屬)的一裝料量可為少於,或不大於,在較高導電部之導電性或半導性材料之一相對應裝料量,但於較低導電部之裝料量可被維持於在較高導電部之裝料量的至少約5%內,諸如,至少約10%、至少約13%、至少約15%、至少約17%、至少約20%、至少約23%、至少約25%、至少約27%、至少約30%、至少約33%、至少約35%、至少約37%、至少約40%、至少約43%、至少約45%、至少約47%、至少約50%、至少約53%、至少約55%、至少約57%、至少約60%、至少約63%、至少約65%、至少約67%、至少約70%、至少約73%、至少約75%、至少約77%,或至少約80%,且最高達約85%、最高達約87%、最高達約90%、最高達約93%、最高達約95%,或更多。裝料量可以每單位面積之一導電性或半導性材料的重量表示,且可以輸入塗覆溶液及方法參數(例如,溶液內之一材料裝料量、溶液注射速率,或經塗覆之濕厚度)、顯微分析(例如,藉由掃瞄式電子顯微術、原子力顯微術,或其它技術),或光譜分析,諸如,Rutherford反散射光譜術為基礎而衍生。
作為另一範例,於較高及較低導電部之奈米線 中,較低導電部之奈米線的平均、中間,或模式長度可為少於較高導電部之奈米線的平均、中間,或模式長度,但可被保持於較高導電部之奈米線的平均、中間,或模式長度的約1/200內,諸如,於約1/150內、於約1/130內、於約1/100內、於約1/70內、於約1/50內、於約1/45內、於約1/40 內、於約1/35內、於約1/30內、於約1/25內、於約1/20內、於約1/15內、於約1/10內、於約1/9內、於約1/8內、於約1/7內、於約1/6內、於約1/5內、於約1/4內、於約1/3內,或於約1/2內。例如,於較低導電部的奈米線之平均、中間,或模式長度可為少於較高導電部的奈米線之平均、中間,或模式長度,但可保持於較高導電部的奈米線之平均、中間,或模式長度的約1/200至約9/10之範圍,諸如,約1/200至約4/5、約1/150至約4/5、約1/130至約4/5、約1/100至約4/5、約1/70至約4/5、約1/50至約4/5、約1/45至約4/5、約1/40至約4/5、約1/35至約4/5、約1/30至約4/5、約1/25至約4/5、約1/20至約4/5、約1/15至約4/5、約1/10至約4/5、約1/9至約4/5、約1/8至約4/5、約1/7至約4/5、約1/6至約4/5、約1/5至約4/5、約1/4至約4/5、約1/3至約4/5,或約1/2至約4/5。奈米線長度可以一或多個影像(諸如,一或多個SEM影像)之影像分析為基礎,且可相對於影像中之奈米線的樣品尺寸計算,例如,至少50奈米線、至少100奈米線、至少200奈米線,或至少500奈米線。
作為另一範例,於較高及較低導電部之奈米線 中,較低導電部之奈米線的平均、中間,或模式縱橫比可為少於在較高導電部之奈米線的平均、中間,或模式縱橫比,但可保持於較高導電部之奈米線的平均、中間,或模式縱橫比之約1/200內,諸如,於約1/150內、於約1/130內、於約1/100內、於約1/70內、於約1/50內、於約1/45內、於約1/40內、於約1/35內、於約1/30內、於約1/25內、於約1/20 內、於約1/15內、於約1/10內、於約1/9內、於約1/8內、於約1/7內、於約1/6內、於約1/5內、於約1/4內、於約1/3內,或於約1/2內。例如,較低導電部之奈米線的平均、中間,或模式縱橫比可為少於在較高導電部之奈米線的平均、中間,或模式縱橫比,但可保持於在較高導電部之奈米線的平均、中間,或模式縱橫比之約1/200至約9/10的範圍,諸如,約1/200至約4/5、約1/150至約4/5、約1/130至約4/5、約1/100至約4/5、約1/70至約4/5、約1/50至約4/5、約1/45至約4/5、約1/40至約4/5、約1/35至約4/5、約1/30至約4/5、約1/25至約4/5、約1/20至約4/5、約1/15至約4/5、約1/10至約4/5、約1/9至約4/5、約1/8至約4/5、約1/7至約4/5、約1/6至約4/5、約1/5至約4/5、約1/4至約4/5、約1/3至約4/5,或約1/2至約4/5。奈米線縱橫比可以一或多個影像(諸如,一或多個SEM影像)之影像分析為基礎,且可相對於影像中之奈米線的一樣品尺寸計算,例如,至少50奈米線、至少100奈米線、至少200奈米線,或至少500奈米線。
作為其中一切割機構包括使銀或另外材料以奈 米顆粒再沉積之情況的另一範例,一較低導電部中相對於所有奈米結構之奈米顆粒的數量百分率可為大於在一較高導電部中相對於所有奈米結構之奈米顆粒的數量百分率,諸如,其中,較低導電部中之奈米顆粒的數量百分率係較高導電部中之奈米顆粒的相對應數量百分率之至少約1.1倍、至少約1.2倍、至少約1.3倍、至少約1.5倍、至少約1.7倍、至少約2倍、至少約2.5倍、至少約3倍、至少約4倍、 至少約5倍、至少約10倍、至少約15倍,或至少約20倍,及其中,較低導電部中之奈米顆粒的數量百分率係至少約0.3%、至少約0.5%、至少約0.7%、至少約1%、至少約2%、至少約3%、至少約4%、至少約5%、至少約6%、至少約7%、至少約8%、至少約9%、至少約10%、至少約11%、至少約12%、至少約13%、至少約14%、至少約15%、至少約20%、至少約25%,或至少約30%,且最高達約35%、最高達約40%、最高達約45%,或更多。
於經由降解抑制滲漏之情況,適合之化學劑可包 括至少一錯合劑(或配位體),或至少一錯合劑及至少一還原劑(或還原試劑或抗氧化劑)之組合。
於由一金屬形成或含有一金屬之金屬奈米線或 其它導電結構的情況之某些實施例,此金屬之一適合錯合劑可使氧化型式之此金屬,諸如,為金屬離子之離子型式的此金屬,藉由與金屬離子形成錯合物而溶解。氧化型式之此金屬可於合成時包含於導電結構中,可於原位形成作為使導電結構表面嵌入或以其它方式併入一宿主材料內的一部份,可於原位形成作為抑制滲漏處理之一部份,諸如,氫由水或溶解氧之作用,或前述之二者或更多者的組合。 藉由使氧化型式之此金屬溶解,錯合劑可於含有氧化型式之此金屬的位置處使導電結構溶解或切斷。
一金屬(以M表示之離子型式的此金屬,其中, 此金屬具有諸如1+、2+、3+等之氧化態)之一適合錯合劑(以L表示)可啟動驅向於形成一金屬-配位體之錯合物(以ML表 示)的一反應或平衡,諸如,依據:M+L→ML (1)
M+nL→MLn,n係2之整數 (2)其中,一金屬-配位體之穩定參數(或常數)可用以特徵化使反應(1)及(2)驅向形成一金屬-配位體的錯合物,及因此之錯合劑對此金屬之結合或親和的強度之程度,且於反應(1)之情況,金屬-配位體之穩定參數可以K1=[ML]/[M][L]表示,且於反應(2)之情況,金屬-配位體之穩定參數可以βn=[MLn]/[M][L]n表示。金屬-配位體之穩定參數及相關測試條件的值可自,例如,可得自Academic Software之國際純化學及應用化學聯合會(the International Union of Pure and Applied Chemistry(或IUPAC)之穩定常數資料庫(Stability Constants Database)獲得。例如,若M係Ag+,硫代硫酸鹽具有約9.47之log10K1值及約13.15之log10β2值,乙二胺四羧酸具有約7.3之log10K1值,硫氰酸鹽具有約3.64之log10K1值及約5.56之log10β2值,乙二胺具有約5.05之log10K1值及約11.12之log10β2值,氯化物具有約3.23之log10K1值及約5.15之log10β2值,且氨具有約3.22之log10K1值及約7.21之log10β2。更普遍地,且有關於金屬M,一些實施例之適合錯合劑可具有大於1之log10K1及log10β2的至少一者,或二者,諸如,至少或大於約2、至少約2.5、至少約3、至少約3.5、至少約4、至少約4.5、至少約5、至少約5.5,或至少約6。於其中一錯合劑與一還原劑組合使用之實施例,錯合劑的選擇可包括錯合劑對一金屬之足夠結合或親和強度與無對此金屬 之過量或大半不可逆的結合或親和性(此會妨礙還原劑之還原能力)之間的平衡。於此等實施例,適合錯合劑可具有於上述範圍內之log10K1,但不大於約9.4,諸如,不大於約9、不大於約8.5、不大於約8、不大於約7.5,或不大於約7,且可具有上述範圍內之log10β2,但不大於約13,諸如,不大於約12.5或不大於約12。
可作為錯合劑(或作為錯合劑或配位體的來源) 之適合化學劑的例子包括含有第15族元素(例如,含氮)之化合物或路易士鹼,且可呈小的分子、單體、寡聚物,及聚合物之型式,其係以一或多種含第15族元素之官能基團終結、衍生,或取代,或諸如於寡聚物或聚合物之主鏈結構中含有一或多個第15族元素原子或含第15族元素之基團。適合之含第15族元素之化合物的例子包括有機及無機之胺類,諸如,氨、一級有機胺類(環狀或非環狀、不飽和或飽和)及多胺類(線性、分支,或樹枝狀)、二級有機胺類(環狀或非環狀、不飽和或飽和)及多胺類(線性、分支,或樹枝狀),及三級有機胺類(環狀或非環狀、不飽和或飽和)及多胺類(線性、分支,或樹枝狀),諸如,聚離胺酸、吖丙啶、吖丙啶系化合物、衍生吖丙啶系化合物、聚乙烯亞胺(線性、分支,或樹枝狀),及前述化合物之磷、砷、銻,及鉍類似物,與前述化合物之衍生型式。
適合胺類之例子包括具有化學式:N(R)(R’)(R”) 者,其中,R、R’及R”係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、其它不飽和或飽 和之線性或分支的烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及其等之衍生物。前述化合物之磷、砷、銻及鉍類似物亦可被考量,諸如,其中,氮以磷、砷、銻,或鉍替代。
適合多胺類之例子包括具有化學式: R2N((CnR2n)xNR)a(CmR2m)yNR2者,其中,R係一氫陰離子基團、一烷基基團、一烯基基團、一炔基基團、一芳基基團、另外之不飽和或飽和的線性或分支之烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、一聚(環氧烷)基團、一矽氧烷或一聚矽氧烷基團,或其等之衍生物,且n、m、x、y、a係每一者獨立地0或1之整數(例如,0或更多、1或更多、2或更多、3或更多、4或更多、5或更多,或6或更多)。此化學式亦可被概括化為RR’N((CnR”2n)xNR''')a(CmR''''2m)yNR'''''R'''''',其中,各種R基團係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及其等之衍生物,且n、m、x、y、a係每一者獨立地係0或1之整數(例如,0或更多、1或更多、2或更多、3或更多、4或更多、5或更多,或6或更多)。適合多胺類之另外範例包括具有化學式:RR’N-[(R”)x-NR'''-(R'''')y]z-NR'''''R''''''者,其中,R、R’、R'''、R''''',及R''''''基團係獨立地選自 氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及其等之衍生物,且R”及R''''基團係獨立地選自伸烷基基團(例如,伸甲基或-CH2-,及伸乙基或-CH2-CH2-)、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團,或其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及其等之衍生物,且x、y、z係每一者獨立地0或1之整數(例如,0或更多、1或更多、2或更多、3或更多、4或更多、5或更多,或6或更多)。前述化合物之磷、砷、銻及鉍類似物亦可被考量,諸如,其中,前述化學式中至少一個氮係以磷、砷、銻或鉍替代。
適合之多胺類及多胺類之第15族元素類似物的 另外範例包括具下列化學式者: 其中,R1、R2、R3,及S係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團,或其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、聚(環氧烷)基團、矽 氧烷或聚矽氧烷基團,及其等之衍生物,L係選自伸烷基基團、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團、其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團(例如,含有從1-20、1-15、1-10、1-8,或1-5個碳原子之烴基團)、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及其等之衍生物,A及B係獨立地選自氮、磷、砷、銻,及鉍,且n係0或1之整數(例如,0或更多、1或更多、2或更多、3或更多、4或更多、5或更多,或6或更多),且其中,對於n>1:n個單元之不同者中的L可為相同或不同,且係獨立選自伸烷基基團、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團、其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及此等衍生物,n個單元之不同者中的S可為相同或不同,且係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、其它不飽和或飽和之線性或分支的烴基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷或聚矽氧烷基團,及此等之衍生物,且n個單元之不同者中的B可為相同或不同,且係獨立地選自氮、磷、砷、銻,及鉍。
胺類及多胺類的特別範例包含氨、雙(六伸甲基)三胺(或H2N-(CH2)6-NH-(CH2)6-NH2)、乙二胺(或H2N-(CH2)2-NH2)、二伸乙基三胺(或H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2)、辛胺(或CH3-(CH2)7-NH2)、癸胺(或CH3-(CH2)9-NH2)、三伸乙基四胺(或 H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2)、N-甲基乙二胺(或CH3-NH-(CH2)2-NH2)、N,N’-二甲基乙二胺(或(CH3)2N-(CH2)2-NH2)、N,N,N’-三甲基乙二胺(或CH3-NH-(CH2)2-N(CH3)2)、N,N’-二異丙基乙二胺(或(CH3)2CH-NH-(CH2)2-N-CH(CH3)2),及四乙基戊烷(或H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2)。胺類及多胺類之其它特別範例包括乙二胺四乙酸、咪唑類(例如,二咪唑及三咪唑)、嘧啶、嘌呤、精胺、尿素、離胺酸、乙醇胺鹽酸鹽、乙內醯尿、硫脲,及胺-氧化物類(經氧化之胺類)。進一步範例包括經胺化之聚合物,諸如,聚(乙烯胺)及相關之共聚物。於某些實施例,適合之胺類及多胺類包括缺乏一羧基基團(或缺乏一羰基基團或缺乏-(C=S)-),或每分子含有不多於2羧基基團(或每分子不多於2個羰基基團或不多於2個-(C=S)-),或每分子不多於1個羧基基團(或每分子不多於1個羰基基團或不多於1個-(C=S)-)者。
多胺類之另外特別範例包括聚乙烯亞胺,其亦可 稱為聚吖丙啶或聚(亞胺基乙烯)。聚乙烯亞胺可以多數個分子量使用,可為分支、線性,或樹枝狀,且可以衍生物使用,以各種側鏈或官能基團衍生之聚乙烯亞胺。聚乙烯亞胺之適合分子量包括約800與約25,000(數平均或重量平均),即使其它分子量被考量,諸如,約100,000或更少,約50,000或更少,約25,000或更少,約20,000或更少,約10,000或更少,約5,000或更少,或約1,000或更少,且下至約500或更少。抑制滲漏組成物中之聚乙烯亞胺(或另外化學劑) 的適合濃度可為,例如,約1.0毫克/莫耳,但可依據此組成物施用至一基材的塗覆厚度作調整。沉積於一表面上的一含量之聚乙烯亞胺可驅動一切割機構或動作,諸如,對於約0.75密耳之刮塗棒(約10μm濕厚度)係約1.0毫克/密耳,且對於約4密耳之刮塗棒(約50μm濕厚度)係約0.2毫克/密耳。此等例示量係相對應於約沉積於一表面上之10nm的聚乙烯亞胺。更普遍地,對於某些實施例,聚乙烯亞胺(或另外化學式)之裝料量可為至少約1ng/cm2表面積,此係相對應於沉積於表面上之至少約0.01nm的聚乙烯亞胺(假設密度係約1克/公分3),諸如,至少約10ng/cm2表面積,諸如,至少約50ng/cm2表面積,如至少約100ng/cm2表面積,或如至少約500ng/cm2表面積。處理可包含以較低裝料量使用多遍,其中,累積裝料量係至少約1ng/cm2表面積。被考量到係聚乙烯亞胺可以單體沉積或以其它方式施用至一表面,其後,使單體聚合形成聚乙烯亞胺。
以低可見度圖案化而言,聚乙烯亞胺係與各種基 材呈接近之折射率相匹配,降低處理後之濁度變化,其中,聚乙烯亞胺之折射率係約1.52,PMMA之折射率係約1.49,PET之折射率係約1.57,且聚碳酸酯之折射率係約1.59。更普遍地,對於某些實施例,聚乙烯亞胺(或另外化學劑)可具有其間嵌入導電結構之一聚合物或其它宿主材料之±0.3、±0.2、±0.18、±0.15、±0.13、±0.1、±0.8,或±0.5內之折射率。於其它實施例,沖洗操作可於處理後實行以移除聚乙烯亞胺(或另外化學劑),使得接近之折射率相匹配係不需 要。
可作為錯合劑(或作為錯合劑或配位體之來源) 的適合化學劑之進一步範例包括過渡金屬或銨之鹵化物(例如,鹵化銀,諸如,氯化銀或溴化銀)、過渡金屬或銨之氧化物(例如,氧化銀)、過渡金屬或銨之硫化物(例如,硫化銀)、其它含銀(例如,Ag+)之化學劑、鹼金屬(例如,鈉或鉀)或銨之硫氰酸鹽、鹼金屬(例如,鈉或鉀)或銨之多硫化物、鹼金屬(例如,鈉或鉀)之硫化物、鹼金屬(例如,鈉或鉀)或銨之硫代硫酸鹽、鹼金屬(例如,鈉或鉀)之鹵化物(例如,氯化物或溴化物),金屬或銨之氰化物、碳酸銨,及胺甲酸鈉。
某些化學劑可作為一錯合劑與一還原劑之雙重 功能,於此情況,一另外或個別之還原劑可自某些實施例之一抑制滲漏組成物省略掉。例如,某些胺類及多胺類,諸如,雙(六伸甲基)三胺及聚乙烯亞胺,及如上例示之其它者,可作為一錯合-還劑之雙重功能。於其它實施例,一還原劑可與一錯合劑組合地被包含。例如,一鹼金屬、一鹼金屬硫氰酸鹽(例如,硫氰酸鈉),或硫氰酸銨可與一還原劑,諸如,氫醌、氫醌衍生物、抗壞血酸,或還原劑之組合(包含超添加劑混合物,諸如,菲尼酮/氫醌混合物)組合使用。
於由一金屬形成或包含一金屬之金屬奈米線或 其它導電結構的情況之某些實施例,此金屬之一適合還原劑可藉由驅使此金屬還原成其元素型式還原與一錯合劑結 合的氧化型式之此金屬。金屬之此還原可產生此金屬沿著導電結構遷移離開破裂處且使此金屬於其它處再沉積。
一還原劑有關於使一金屬還原的強度可以還原 劑及金屬於電化序中之相對位置而特徵化,且於電化序中,具較大還原強度之還原劑係置於比金屬更高之位置。 如將瞭解,電化序係材料為了其它之電極電位(氧化還原電位)之配置,且更負之電極電位係置於電化序之頂部,且更正之電極電位係置於底部。電極電位係相對於一參考電極而特定化,且於標準氫電極之情況,電極電位係指標準電極電位。於電化序中較高之一材料可比於電化序中較低之一材料更輕易被氧化,因此,係有效地作為一還原劑,而於電化序較低之一材料可於於電化序中較高的一材料更輕易被還原,因此,係有效作為一氧化劑。有關於使一金屬還原,某些實施例之適合還原劑具有比金屬更負之電極電位,且一還原劑及此金屬於電極電位之差(例如,一絕對差)可為至少約0.1伏特,諸如,至少約0.2伏特、至少約0.3伏特、至少約0.4伏特、至少約0.5伏特、至少約0.7伏特、至少約1伏特、至少約1.3伏特,或至少約1.5伏特,且最高達約1.7伏特、最高達約2伏特,或更多。
可作為還原劑(或還原劑或還原試劑之來源)的 適合化學劑之範例包括無機化合物,諸如,硼氧化鈉,及有機化合物,諸如,檸檬酸鹽類、胺類,及多胺類(例如,菲尼酮、4-(甲基胺基)酚硫酸鹽(或對甲胺苯酚硫酸鹽),及如上列示作為適合錯合劑之其它者)、醛類(例如,戊二醛或 甲醛)、亞硫酸鹽類,及醇類(例如,多元醇類、氫醌、氫醌衍生物,諸如,具有如2-羥基或四甲基之取代基的氫醌,抗壞血酸,如上列示作為適合嵌入及載體流體之其它者),及前述之衍生物及組合。
如上對於由一金屬形成或含有一金屬之金屬奈 米線或其它導電結構的情況之某些實施例所解釋般,一氧化型式之此金屬可於合成時被包含於導電結構中,或可於原位形成,於此情況,一氧化劑可自某些實施例之一抑制滲漏組成物省略。再者,省略氧化劑可減輕會造成導電結構過度降解及一圖案化透明導體之經處理及未經處理部份之非所欲光學對比的導電結構過度氧化。會瞭解到省略氧化劑可包含於絕對意義上無任何氧化劑,但無需指此絕對意義。相反地,省略或缺乏氧化劑之一抑制滲漏組成物更普遍地可包含一足夠小量或一微量之氧化劑,使得相對於抑制滲漏組成物中之錯合劑的量,抑制滲漏組成物中之任何氧化劑的量(例如,以濃度(每單位體積之重量或莫耳數)或相對於總重量或體積之重量或體積百分率表示)係不大於約1/20、不大於約1/30、不大於約1/40、不大於約1/50、不大於約1/100、不大於約1/500,或不大於約1/1,000,或使得相對於抑制滲漏組成物中之還原劑的量,抑制滲漏組成物中之任何氧化劑的量係不大於約1/20、不大於約1/30、不大於約1/40、不大於約1/50、不大於約1/100、不大於約1/500,或不大於約1/1,000。大此,例如,省略或缺乏氧化劑之一抑制滲漏組成物可包含非故意之污染物或雜質,諸 如,環境氧或水分或低含量雜質。
需瞭解環境氧、環境水分,或其它環境污染物或 雜質,及此等之組合會影響包含於導電結構表面內之金屬的氧化態。因此,環境污染物量之控制(例如,藉由於無水或無氧或降低水或降低氧之環境中處理)可用以控制或改良一抑制滲漏組成物之功效。特別地,某些錯合劑僅或較佳地作用於一氧化型式之金屬(例如,硫氰酸鈉錯合物輕易與AgCl或Ag2O中之Ag+,但對於元素銀或Ag(0)係實質上呈惰性)。例如,移除抑制滲漏組成物中之實質上所有還境氧或溶解氧可降低抑制滲漏之速率或程度。
於其它實施例,一氧化劑可被包含於一抑制滲漏 組成物中。適合氧化劑之範例包括無機過氧化物類,諸如,過氧化氫及過氧化銨;有機過氧化物類,諸如,過氧苯甲醯、2-丁酮過氧化物、枯烯過氧化氫,及烷醯基過氧化物類,如,過氧化月桂醯;無機及有機次鹵酸鹽類(例如,次氯酸鹽類)、無機及有機酸類、無機及有機過硫酸鹽類、鐵(III)之有機錯合物、碘酸鉀、硝酸鐵,及其它蝕刻劑。氧化亦可藉由臭氧或紫外線-臭氧處理而完成。
經由降解抑制滲漏可以其它方式完成,諸如,經 由硫化。硫化可藉由一或多種之有機及無機硫化物類(例如,硫化氫、硫化鈉,及其它)、有機及無機硫化物類之第16族類似物(例如,硒化物類及碲化物類),及其它硫化劑完成。導電結構之表面改質可藉由一或多種表面合金化及賈法尼處理形成至少部份圍繞此等結構之具較低導電性之金 屬或金屬合金之層或殼體而完成。
一或多種降解化學劑可分散於一適合組成物,其 可包含一增稠劑(或一黏度改質劑)及一溶劑或其它載體流體,且此組成物可以一實質上均勻方式或以一空間選擇性或不同之方式施用。一錯合劑可以至少約0.01重量%之量包含於一抑制滲漏組成物中,諸如,至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.5重量%、至少約1重量%、至少約2重量%、至少約3重量%、至少約4重量%,或至少約5重量%,及最高達約10重量%、最高達約15重量%、最高達約20重量%,或更多,且於某些實施例,甚至最高達約90%、最高達約95%,或最高達約100重量%。於其中二或更多種錯合劑包含於一抑制滲漏組成物中之實施例,錯合劑之組合量可於上述範圍內。於其中一還原劑與一錯合劑組合地包含於一抑制滲漏組成物中之實施例,還原劑之量可為至少約0.01重量%,諸如,至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.5重量%、至少約1重量%、至少約2重量%、至少約3重量%、至少約4重量%,或至少約5重量%,且最高達約10重量%、最高達約15重量%、最高達約20重量%,或更多。 於其中二或更多種還原劑包含於一抑制滲漏組成物中之實施例,此等還原劑之一組合量可於上述範圍內。於某些實施例,一抑制滲漏組成物中之還原劑的量(例如,以重量%而言)可不大於,或少於抑制滲漏組成物中之錯合劑的量,即使一較大相對量之還原劑對於其它實施例係被考量。
於某些實施例,一適合溶劑係對於包含於欲被處 理之一透明導體中之一聚合物或其它材料係實質上呈惰性者,以便減輕經由溶解此聚合物的非所欲透明導體降解。 適合溶劑之範例包括水及醇類,及如上列示作為適合載劑流體之其它者。因此,例如,某些實施例之一抑制滲漏組成物可為以水為主或可為一水性組成物。對於此等實施例,水性組成物之降解化學劑及其它組份需係足夠水溶性或溶混性,諸如,於室溫具有每100克水係至少約0.5克、至少約1克、至少約1.1克、至少約1.5克、至少約2克、至少約2.5克、至少約3克、至少約3.5克、至少約4克、至少約4.5克、至少約5克、至少約10克、至少約15克,或至少約20克之溶解度。相似溶解度範圍可應用於替代水而使用之醇或另外溶劑。降解化學劑及其它組份於水或另外溶劑中之溶解度亦可增強抑制滲漏處理後之其等移除,其係經由使用水或另外溶劑之沖洗操作。適合溶劑亦可,諸如,以氫氧化鉀或乙酸作pH調整,以便改變或改良整體組成物之功能性。
適合增稠劑之範例包括聚合物結合劑,包括水溶 性聚合物結合劑,諸如,聚(乙烯基吡咯啶酮)、聚乙烯醇、聚(乙烯醇-共-乙烯胺)、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯酸鈉,及碳水化合物類,諸如,水溶性纖維素衍生物,如,甲基纖維素、羥乙基纖維素,羧甲基纖維素鈉,及水溶性天然聚合物,如,澱粉、澱粉糊料、可溶性澱粉,及糊精。聚苯乙烯亦可為一適合增稠劑。於某些實施例,一抑制滲漏組成物中之一聚合物結合劑的量可為約0.01重量%至約50 重量%之範圍,諸如,約0.1重量%至約45重量%、約1重量%至約40重量%、約5重量%至約40重量%、約10重量%至約40重量%、約10重量%至約35重量%,或約15重量%至約35重量%,即使一聚合物結合劑對於其它實施例係可省略。一抑制滲漏組成物亦可含有一保濕劑、一消泡劑(或一抗發泡劑)、一界面活性劑(或一濕潤劑)、一流變填料(例如,一黏土,諸如,膨潤土,或其它固體填料,諸如,硫酸鋇)、一pH改質劑,及一抗著色劑(或抗黃化劑)之一或多者。
某些實施例之適合降解化學劑可具有低揮發性,以減輕化學劑於處理期間自欲變成較低導電部之部份蒸發掉及不利地影響欲變成較高導電部之部份。例如,諸如胺類及多胺類之適合錯合劑於1大氣壓可具有至少約80℃、至少約90℃、至少約100℃、至少約110℃、至少約120℃、至少約130℃、至少約140℃、至少約150℃、至少約160℃、至少約170℃,或至少約180℃,且最高達約220℃、最高達約240℃,或更多之沸點。於其它實施例,例如,若一基材之部份係以一保護遮罩覆蓋,且未受保護之部份係藉由曝光處理以使化學劑揮發,一氣相或其它揮發性(低沸點)降解化學劑(一錯合劑及一還原劑之任一者,或二者)可被使用。於此情況,一溶劑可被包含或可不被包含。基材可選擇性冷卻至低於揮發性化學劑之沸點,以便使揮發性試劑冷凝於基材上。另外,於一抑制滲漏組成物,諸如,經由網版印刷或其它印刷方法直接於一基材上圖案化之實施例,對於一錯合劑及選擇性之一還原劑所欲地係 經由選擇為非揮發性鹽類或其它具有低揮發性(例如,於室溫係固體或半固體)之化學劑而具有低揮發性。低揮發性或非揮發性之錯合劑可具有一特別優點,較不可能展開至一基材之欲被維持未處理之區域。一抑制滲漏組成物超出一打算處理區域之不必要展開的現像可被稱為“過度殺傷”,且可藉由小心選擇一低揮發性(例如,高於約100℃之沸點)錯合劑、適合活化溫度(例如,低於錯合劑之沸點),及適合處理時間之一或多重而顯著減輕或去除。
另外,於其它實施例,金屬離子來源可添加或包 含於一抑制滲漏組成物中,以便進一步增強或控制處理後保留於一基材上之金屬(例如,銀)之裝料量。適合金屬離子來源可包括,例如,硝酸銀、乳酸銀、四氯金酸、硝酸鈀、乙酸銀、氯化鈀、金乙二胺錯合物,及其它含金屬鹽或金屬-配位體錯合物。一金屬離子來源可以約0.0001重量%至約5重量%之範圍添加至一組成物。金屬離子來源可為作為一滲透網絡之金屬相同的金屬之來源,可為一不同金屬之來源。
依序沉積一抑制滲漏組成物之組份亦可於某些 實施例中實施。例如,一含導電結構之基材可於一程序操作中以一金屬錯合劑處理,然後,錯合劑可於另一程序操作自基材之一表面移除,且表面可於另一程序操作,選擇性於一金屬離子來源存在中以一還原劑處理。
於某些實施例,溶劑對於一抑制滲漏組成物之功 能可能不需要。例如,某些金屬錯合劑可被熔融或以其它 方式沉積於一基材表面上,且可以其等之天然狀態抑制滲漏。
導電結構之一滲透網絡的導電性可於滲漏達成 之前或之後,依序或同時藉由施用上述方法-物理、化學,及降解之任何組合,藉由對導電結構之網絡施用如上所述之適合化學劑或處理而降低。
圖7至圖9係例示依據本揭露之實施例的圖案化 透明導體之製造方法。如圖7A所示,提供一基材302,且導電結構300經至少部份嵌入基材302之一表面內。如圖7B所示,提供一底層304,一塗層或一頂層306施用於底層304之頂部上,且導電結構300係至少部份嵌入塗層306之表面內。如圖7C所示,提供一底層304,導電結構300施用至底層304之頂部上,且一外塗層或一頂層308施用至底層304之頂部上,且至少部份圍繞結構300。
其次,一抑制滲漏處理係以如圖8A至圖8C所示 般之空間選擇性或不同之方式施用。例如,一抑制滲漏組成物可經由諸如網版、噴墨、氣溶膠噴射、膠版、超音波噴灑、連續沉積、狹縫式模具、刮片、貼片、凹版、凹雕、墊材、滾輥、平版、油印,或蓋印之印刷以一圖案施用。 抑制滲漏組成物可被調整以助於印刷,諸如,於網版印刷情況之剪切稀化行為,以相對較高黏度(例如,大於約100厘泊,諸如,至少約200、約300、約400、約500,或約600厘泊),及於噴墨印刷情況之相對較低黏度。於圖8C之外塗實施的情況,外塗層308之厚度可調整為相對較薄,以助於 使結構300露至抑制滲漏組成物,外塗層308可由對於抑制滲漏組成物係可足夠滲透,或以其它方式易足夠感受以使組成物滲透至外塗層308,或二者之一宿主材料形成,或可包含此宿主材料。曝露於抑制滲漏組成物之部份形成較低導電部312,如圖9A至圖9C所示般,而未曝露於抑制滲漏組成物之部份保持導電性,形成較高導電部310,如圖9A至圖9C所示般。選擇性地,一活化或退火操作可被實行以增強抑制滲漏組成物之反應或其它活性,諸如,於高於室溫或高於約25℃、至少約30℃、至少約40℃、至少約50℃、至少約60℃、至少約70℃,或至少約80℃,及最高達約200℃、最高達約150℃、最高達約140℃、最高達約130℃、最高達約120℃、最高達約110℃,或最高達約100℃之溫度施加熱或其它熱或能量化處理,且持續至少約1分鐘、至少約2分鐘、至少約3分鐘、至少約4分鐘,或至少約5分鐘,且最高達約2小時、最高達約1.5小時、最高達約1小時、最高達約50分鐘、最高達約45分鐘、最高達約40分鐘,或最高達約35分鐘之時間。活化操作可包括,例如,熱處理(例如,一烘箱)、曝露於紫外線、閃式退火、曝露於電子束,或化學活化。抑制滲漏組成物可被視為一“主動”遮罩,因為其於曝露於此“主動”遮罩之部份主動地實施抑制滲漏之力能。選擇性地,一清理、清洗,或沖洗之操作可被實行,以移除任何留下之抑制滲漏組成物,諸如,經由使用加壓之水或其它適合溶劑,且一抑止操作可被實行,以抑止抑制滲漏組成物進一步反應或其它活性。
對於低可見度圖案化係所欲之應用,抑制滲漏組 成物可具有使較低導電部312之結構300的導電性降解或降低,同時維持較低導電部312之光學特徵(例如,濁度、透光性、反射性、吸收性、光澤,及顏色)以與較高導電部310之光學特徵足夠匹配之功能。於抑制滲漏影響或改變一或更多種光學性質之情況,抑制滲漏組成物可包括光學匹配添加劑,其可補償一或多種光學性質改變。光學匹配添加劑之範例包括奈米顆粒或由絕緣或較低導性之材料、液晶材料,及光變色性材料(例如,用於玻璃基材之鹵化銀,或用於聚合物基材之光變色性分子,諸如,或萘并吡喃)之其它填料。選擇性之匹配添加劑可經由於抑制滲漏組成物中包括一適合嵌入流體而表面嵌入。
圖10至圖14例示依據本揭露之實施例的圖案化 透明導體之製造方法。如圖10A所示,提供一基材402,且導電結構400係至少部份嵌入基材402之一表面內。如圖10B所示,提供一底層404,一塗層或一頂層406係施用於底層404之頂部上,且導電結構400係至少部份嵌入塗層406之一表面內。如圖10C所示,提供一底層404,導電結構400係施用於底層404之頂部上,且一外塗層或一頂層408係施用於底層404之頂部上,且至少部份圍繞結構400。
其次,對於一抑制滲漏組成物具有低滲透性之一 物理性遮罩、一圖案化光阻層、一以顆粒為主之遮罩(例如,二氧化矽或氧化鈦),或其它型式之“被動”遮罩414可被置於或施用於此等裝置之頂部上,如圖11A至圖11℃所示。 遮罩414可為視為一“被動”遮罩,因為其實施一被動保護功能,以替代主動地影響滲漏。遮罩414具有一圖案,其係覆蓋此等裝置之選擇部份同時使其它部份不被覆蓋或露出。
其次,如圖12A至圖12C所示,一抑制滲漏處理 係以一實質上均勻方式施用,諸如,經由使用一塗覆方法或工具(例如,浸塗)、噴灑,或其它低黏度之溶液相施用方法施用一抑制滲漏組成物。此遮罩414之包括造成使抑制滲漏組成物經由遮罩414之間隙或開口以空間選擇性或不同式施用。於圖12C之外塗實施之情況,外塗層408之厚度可調整為相對較薄,以助於使結構400露曝至抑制滲漏組成物,外塗層408可由對於抑制滲漏組成物係可足夠滲透,或以其它方式可足夠感受以使組成物滲透至外塗層408內,或二者之一宿主材料形成,或可包含此宿主材料。曝露於抑制滲漏組成物(且未受遮罩414覆蓋)之部份形成較低導電部410,而未曝露於抑制滲漏組成物(且受遮罩414覆蓋)之部份保持導電,形成較高導電部412。選擇性地,一活化或退火操件可被實行,以增強抑制滲漏組成物之反應或其它活性,諸如,於高於室溫或高於約25℃、至少約30℃、至少約40℃、至少約50℃、至少約60℃、至少約70℃,或至少約80℃,且最高達約150℃、最高達約140℃、最高達約130℃、最高達約120℃、最高達約110℃,或最高達約100℃之溫度施加熱或其它熱或能量化處理,且持續至少約1分鐘、至少約2分鐘、至少約3分鐘、至少約4分鐘,或至少約5分鐘,且最高達約2小時、最高達約1.5小時、最高達約1 小時、最高達約50分鐘、最高達約45分鐘、最高達約40分鐘,或最高達約35分鐘之時間。選擇性地,一清理、清洗,或沖洗操作可被實行,以移除任何留下之抑制滲漏組成物,諸如,經由使用加壓之水或其它適合溶劑,且一抑止操作可被實行,以制止抑制滲漏組成物之進一步反應或其它活性。
對於低可見度圖案化係所欲之應用,抑制滲漏組 成物可具有使較低導電部410之結構400的導電性降解或降低,同時維持較低導電部410之光學特徵(例如,濁度、透光性、反射性、吸收性、光澤,及顏色)以與較高導電部412之光學特徵足夠匹配之功能。於抑制滲漏影響或改變一或更多種光學性質之情況,抑制滲漏組成物可包括光學匹配添加劑,其可補償一或多種光學性質改變。光學匹配添加劑可經由於抑制滲漏組成物中包括一適合嵌入流體而表面嵌入。
如圖13A至圖13C所示,遮罩414可被移除,諸 如,藉由使此遮罩溶解或其它適合之物理或化學處理。另外,如圖14A至圖14C所示,遮罩414可被保留。對於低可見度圖案化係所欲之應用,一平面化塗層或層416可被施用於此等裝置之頂部上,如圖14A至圖14C所示,以便使形成之裝置平面化,以助於使另外之層於此等裝置上層合或形成,且使得較低導電部410(未受遮罩414覆蓋)之光學特徵(例如,,濁度、透光性、反射性、吸收性、光澤,及顏色)與較高導電部412(受遮罩414覆蓋)之光學特徵足夠相匹 配。如圖14A至圖14C所示,平面化層416被施用覆蓋較低導電部410(未受遮罩414覆蓋)及較高導電部412(受遮罩414覆蓋);於其它實施例,平面化層416可被施用而選擇性覆蓋較低導電部410(未受遮罩414覆蓋)。例如,平面化層416可由一光學透明黏著劑或其它聚合物形成,或可包含此光學透明黏著劑或其它聚合物,其可選擇性地含有光學匹配添加劑,以補償遮罩414於較高導電部412上之存在。為降低遮罩414之可見度,遮罩414之折射率可與平面化層416者足夠地相匹配。於某些實施例,遮罩414與平面化層416之折射率間的差(例如,以相對於此等值之任一者的百分率表示之值間的絕緣差)可為不大於約10%,諸如,不大於約5%、不大於約4%、不大於約3%、不大於約2%、不大於約1%,或不大於約0.5%,且下至約0.1%、下至約0.01%、下至約0.001%,或更少。再者,平面化層416可為足夠薄,以降低與濁度及顏色之任一者或二者有關之另外作用。於某些實施例,平面化層416之厚度可為遮罩414之厚度的不大於約5倍,諸如,不大於約4.5倍、不大於約4倍、不大於約3.5倍、不大於約3倍、不大於約2.5倍、不大於約2倍、不大於約1.5倍、不大於約1.4倍、不大於約1.3倍、不大於約1.2倍,或不大於約1.1倍。
於其它實施例,一光學透明黏著劑或其它折射率 相匹配之材料可被用以降低或隱藏以一抑制滲漏組成物圖案化或以其它方式處理之一基材的經處理與未經處理之部份間的表面粗造性差異。此等表面粗造性差異會由於作為 範例而提供之以下列示者之一或多者而產生:界面活性劑、聚合物結合劑、固體填料,或其它抑制滲漏組成物組份之殘餘物;抑制滲漏組成物對於一露出金屬之優先作用(例如,露出之銀奈米線或其部份比被嵌入之銀奈米線或其部份受更多影響);一抑制滲漏組成物與一經處理之基材表面間之交互作用。
圖案化透明導體之製造方法的其它實施例被考 量。例如,於某些實施例,一抑制滲漏組成物係實質上均勻地施用於一導電結構網絡上,且一活化操作可以一空間選擇性或不同之方式實行,諸如,藉由以一空間局部化或不同之方式使導電結構網絡加熱或以其它方式能量化,使抑制滲漏組成物局部作用形成較低導電部。能量化可藉由電磁輻射提供,諸如,藉由雷射、加熱,諸如,藉由與一加熱之圖案化壓印接觸,或前述之組合。
含有透明導體之裝置
此處所述之透明導體可作為各種裝置中之透明導電電極。適合裝置之範例包括太陽能電池(例如,薄膜太陽能電池及結晶矽太陽能電池)、顯示裝置(例如,平板顯示器、液晶顯示器(或LCDs)、電漿顯示器、有機發光二極體(或OLED)顯示器、電子紙(或e-紙)、量子點顯示器(例如,QLED顯示器),及可撓性顯示器)、固態發光裝置(例如,OLED發光裝置)、觸控感應器裝置(例如,投射電容式觸控感應器裝置、觸控玻璃感應器裝置、觸控鏡片投射電容式觸控感應器裝置、外嵌式或內嵌式投射電容式觸控感應器裝置、 自電容式觸控感應器裝置、表面電容式觸控感應器裝置,及電阻式觸控感應器裝置)、智慧型窗(或其它窗)、擋光玻璃、航太用透明軟片、電磁干擾屏蔽、電荷耗散屏蔽,及抗靜電屏蔽,與其它電子、光學、光電子、量子、光生伏打,及電漿子之裝置。透明導體可依特別應用作調整或最佳化,諸如,於光生伏打裝置情況下相匹配之功函數,或調整透明導體與其它裝置組件或層形成歐姆接觸。
於某些實施例,透明導體可作為觸控感應器裝置 中之電極。一觸控感應器裝置典型上係以與一顯示器一體成型之一交互輸入裝置實施,此能讓使用者藉由接觸一觸控螢幕提供輸入。觸控螢幕典型上係透明,以使光及影像經由此裝置傳送。
圖15例示依據本揭露之一實施例的一投射電容 式觸控感應器裝置2400之一範例。觸控感應器置2400包括一薄膜分離器2404,其係置於一對圖案化透明導電電極2402及2406之間;及一剛性觸控螢幕2408其係與透明導電電極2406之一頂表面相鄰置放。電容改變係於一使用者接觸此觸控螢幕2408時發生,且一控制器(未被例示)感應此改變且解析使用者接觸之座標。有利地,透明導電電極2402及2406之任一者或二者可使用此處所述之透明導體實施。 亦被考量者係透明導體可被包含於電阻式觸控感應器裝置(例如,4-線、5-線,及8-線電阻式觸控感應器裝置),其含有一可撓式觸控螢幕,且係以一使用者按壓可撓性觸控螢幕時之一對透明導電電極間之電接觸為基礎而操作。
範例
下列範例說明本揭露之某些實施例的特別方 面,以對熟習此項技藝者例示及提供說明。此等範例不應被作為限制此揭露而闡釋,因為此等範例僅提供可用於瞭解及實施本揭露之某些實施例的特別方法。
範例1
嵌入一聚碳酸酯(或PC)膜之一表面內的一銀奈米線網絡係藉由使含有銀奈米線、一載劑溶劑,及一嵌入溶劑之一銀奈米線分散液泄降塗覆於一PC片材上而形成。此膜於約100℃熱處理約20分鐘後,當藉由一非接觸式以渦電流為主之片電阻測量裝置(諸如,Napson EC-80P)測量時,乾燥膜之導電性係約100Ω/sq。約40重量%之2-巰基乙醇、約20重量%之異丙醇(或IPA),及約40重量%之甲基異丁酮(或MIBK)之溶液藉由刮片以約25-100μm之間隙設定施用至經預熱處理的膜。使此膜乾燥及於約100℃熱處理約20分鐘後,測量之OPS係使用片電阻測量裝置係超刻度(Napson EC-80P於1,300OPS達到超刻度之測量,但進一步測量顯示OPS係高出1,300OPS很多),表示奈米線網絡係非滲透。光學顯微術顯示對奈米線無可見到之損壞。
範例2
嵌入以約1μm厚度塗覆於一聚(對苯二甲酸乙二酯)(或PET)層上之一聚(甲基丙烯酸甲酯)(或PMMA)膜之一表面內的一銀奈米線網絡係藉由使含有銀奈米線、一載劑溶劑,及一嵌入溶劑的一銀奈米線分散液泄降塗覆於以 PMMA塗覆之PET片材上而形成。此膜於約100℃熱處理約20分鐘後,當藉由一非接觸式以渦電流為主之片電阻測量裝置(諸如,Napson EC-80P)測量時,乾燥膜之導電性係約100Ω/sq。於此熱處理後,於IPA中之聚乙烯亞胺溶液係使用一刮片以約25μm之間隙施用至此膜。於約100℃進一步熱處約20分鐘後,藉由超刻度之Napson EC-80P讀數測量,此膜呈絕緣(Napson EC-80P於1,300OPS達超刻度測量,但進一步測量顯示OPS係高出1,300OPS很多)。光學顯微術顯示銀奈米線於進一步熱處理期間藉由聚乙烯亞胺作用沿著其長度切斷。
範例3
嵌入以約1μm厚度塗覆於一PET層上之一 PMMA膜的一表面內之一銀奈米線網絡係藉由使含有銀奈米線、一載劑溶劑,及一嵌入溶劑之一銀奈米線分散液泄降塗覆於以PMMA塗覆之PET片材上而形成。此膜於約100℃熱處理約20分鐘後,當藉由一非接觸式以渦電流為主之片電阻測量裝置(諸如,Napson EC-80P)測量時,乾燥膜之導電性係約100Ω/sq。於IPA中之2-丁酮過氧化物溶液係藉由刮片以約25-100μm之間隙設定施用至經預熱處理之膜。使此膜乾燥及於約100℃熱處理約20分鐘後,測量之OPS使用片電阻測量裝置係超刻度(Napson EC-80P於1,300OPS達超刻度測量,但進一步測量顯示OPS係高出1,300OPS很多),指示奈米線網絡呈非滲透。光學顯微術顯示銀奈米線係藉由有機過氧化物而被蝕刻或部份蝕刻。
範例4
圖16係於未施用一導電性改質劑或施用之前,嵌 入一基材內之一銀奈米線網絡的一掃瞄式電子顯微術(或SEM)影像。圖17係施用過氧化氫後之一以銀奈米線嵌入的基材之SEM影像。如可觀察般,銀奈米線係被大量移除或降解,且一些含銀之材料留於基材。於此情況,此基材之經處理的部份係可藉由人眼與一未經處理之部份輕易區別。
藉由比較,圖18係於施用氨後之一以銀奈米線嵌 入的基材之一SEM影像。如可被觀察般,銀奈米線係沿著其等之長度切斷。雖不欲受一特別理論所侷限,但氨可藉由於含有於合成時包含於銀奈米線內之鹵化銀的位置處使銀奈米線優先或選擇性地降解而作用。
再者,藉由比較,圖19係於施用聚乙烯亞胺後之 一以銀奈米線嵌入的基材之一SEM影像。如可觀察般,銀奈米線間之接合係優先或選擇性地降解而於接合處切斷銀奈米線,及自接合處移除銀,同時使銀遷移或再沉積於與接合處相鄰之完整或切斷之銀奈米線上。
再者,藉由比較,圖20係於施用雙(六伸甲基)三 胺後之一以銀奈米線嵌入的基材之一SEM影像。如可觀察般,銀奈米線間之接合係優先或選擇性地降解而於接合處切斷銀奈米線及自接合處移除銀,同時使銀以銀奈米顆粒遷移或再沉積於接合處,即使一最終形態會受組成物及加工參數而影響或改變。
範例5
為評估鹵化銀於一導電性改質劑中之角色,含有 不同量之鹵化銀(此處係氯化銀)之銀奈米線被嵌入基材內,且以銀奈米線嵌入之基材以雙(六伸甲基)三胺處理。圖21A係於施用雙(六伸甲基)三胺後之以含有約0.6重量%之氯化銀的銀奈米線嵌入的一基材之一SEM影像,且圖21B係於施用雙(六伸甲基)三胺後之以含有約3.41重量%之氯化銀的銀奈米線嵌入的一基材之一SEM影像。如可觀察般,對於含有更大量之氯化銀的銀奈米線明顯地係更大量之奈米線斷裂。
範例6
各種胺類係藉由滴塗於一旋塗於矽上之銀奈米線網絡上且藉由於約100℃退火約15分鐘而活化作測試。
於二伸乙基三胺(或DETA)之情況,圖22(上面板)係以100體積%之DETA處理的銀奈米線之一SEM影像,且圖22(下面板)係以於IPA中之50體積%的DETA處理之銀奈米線的一SEM影像。如可觀察般,於活化後,使用100體積%之DETA時,銀奈米線大量地轉化成奈米顆粒,而使用50體積%之DETA造成奈米線斷裂及銀遷移或再沉積於切斷之銀奈米線上。
圖23係以辛胺處理之銀奈米線的一SEM影像。如可觀察般,銀奈米線間之接合被優先或選擇性降解,而於接合處切斷銀奈米線及自接合處移除銀,同時使銀以銀奈米顆粒遷移或再沉積於接合處,及使銀銀遷移或再沉積於 切斷之銀奈米線上。
圖24係以辛胺處理之銀奈米線的一SEM影像。如 可觀察般,銀奈米線間之接合係優先或選擇性地降解,而於接合處切斷銀奈米線及自接合處移除銀,同時使銀以銀奈米顆粒遷移或再沉積於接合處,及使銀遷移或再沉積於切斷之銀奈米線上。
圖25係以三伸乙基四胺處理之銀奈米線的一 SEM影像。如可觀察般,銀奈米線被切斷而移除銀,同時使銀遷移或再沉積。
圖26(上面板)係以N-甲基乙二胺處理之銀奈米 線的一SEM影像,且圖26(下面板)係此影像之放大圖。如可觀察般,銀奈米線間之接合係優先或選擇性地降解,以於接合處切斷銀奈米線及自接合處移除銀,同時使銀以銀奈米顆粒於接合處與超出接合處之其它處遷移或再沉積。
圖27係以N,N’-二甲基乙二胺處理之銀奈米線的 一SEM影像。如可觀察般,銀奈米線間之接合係優先或選擇性地降解,而於接合處切斷銀奈米線及自接合處移除銀,同時使銀以銀奈米顆粒於接合處遷移或再沉積。
圖28係以N,N’-二異丙基乙二胺處理之銀奈米線 的一SEM影像。如可觀察般,銀奈米線係沿其等之長度被切斷。
範例7
圖29係以硫代硫酸鈉處理之銀奈米線的一SEM 影像。如可觀察般,銀奈米線係沿其等之長度被切斷。
範例8
為證實使一銀奈米線網絡呈絕緣同時降低用於 低光學對比之表面區覆蓋率及濁度的變化之能力,以雙(六伸甲基)三胺及硫代硫酸鈉處理之樣品係相對於未經處理之樣品作評估。
圖30係未經處理之銀奈米線的一SEM影像,圖31 係以雙(六伸甲基)三胺處理之銀奈米線的一SEM影像,且圖32係以硫代硫酸鈉處理之銀奈米線的一SEM影像。如可觀察般,經處理之銀奈米線沿著其等之長度被切斷,有效地使銀奈米線網絡呈非滲透。
表面區覆蓋率、濁度,及導電性之測量對經處理及未經處理之樣品實施,且結果係如下所示,其中,表面區覆蓋率之數值係於250μm×250μm之區域上衍生。
範例9
為評估一導電性改質劑對於銀奈米線長度之衝擊,長度測量係自一圖案化透明導體之一樣品的SEM影像實施。此等測量係對一未經處理(或未圖案化)之區域內之100條銀奈米線及一經處理(或圖案化)區域內之100條銀奈 米線實施。結果係如圖33所示。因為沿著銀奈米線長度之破裂,經處理之銀奈米線的平均長度從未經處理之銀奈米線的約10.5μm降至約2.4μm。再者,第30個百分位數長度係從未經處理之銀奈米線的少於約9μm位移至經處理之銀奈米線的少於約1μm。
範例10
抑制滲漏組成物係以如下之組份及含量製備:
(1)約15重量%之作為黏度改質劑的一聚合物結合劑(聚(乙烯醇-共-乙烯胺)),約0.15重量%之一油性消泡劑(可以Rhodoline® 646獲得),約1重量%之一導電性改質劑(雙(六伸甲基)三胺),及餘量之去離子(或DI)水。
(2)約18重量%之作為黏度改質劑之一聚合物結合劑(聚(乙烯醇-共-乙烯胺)),約0.15重量%之一油性消泡劑(可以Rhodoline® 646獲得),約10重量%之一保濕劑(甘油),約2.5重量%之一導電性改質劑(聚乙烯亞胺),及餘量之去離子水。
(3)約14.98重量%之作為黏度改質劑之一聚合物結合劑(聚(乙烯醇-共-乙烯胺)),約0.15重量%之一油性消泡劑(可以Rhodoline® 646獲得),約20重量%之一保濕劑(三乙酸甘油酯),約0.1重量%之一非離子性氟界面活性劑(可以Capstone® FS-35獲得),約10重量%之一導電性改質劑(雙(六伸甲基)三胺),及餘量之去離子水。
(4)約23.14重量%之作為黏度改質劑之一聚合物結合劑(聚(乙烯醇-共-乙烯胺)),約0.15重量%之一油性消泡 劑(可以Rhodoline® 646獲得),約10重量%之一保濕劑(D-山梨醇),約5重量%之一導電性改質劑(三伸乙基三胺),及餘量之去離子水。
(5)約21.25重量%之作為黏度改質劑之一聚合物 結合劑(聚(乙烯醇-共-乙烯胺)),約0.15重量%之一油性消泡劑(可以Rhodoline® 646獲得),約0.1重量%之非離子性氟界面活性劑(可以Capstone® FS-35獲得),約5重量%之一導電性改質劑(雙(六伸甲基)三胺),及餘量之去離子水。
範例11
一系列之抑制滲漏組成物被製備,且係由於去離 子水中之約5重量%之硫氰酸鈉,及每一者係0重量%、約0.1重量%、約0.5重量%、約1重量%、約5重量%,及約10重量%之抗壞血酸所組成。每一組成物被吸入一個別之玻璃瓶內,且此等玻璃瓶被封蓋。然後,經封蓋之玻璃瓶置於約80℃之一烘箱內約45分鐘而達平衡。玻璃瓶自烘箱移除。 一約1”x 1”平方之由嵌入於一PET底層上之一PMMA頂層內之銀奈米線所組成的膜被置於每一玻璃瓶內。然後,含膜之玻璃瓶於一烘箱內於約80℃培養約60分鐘。然後,膜自玻璃瓶移除,以去離子水沖洗,且於測量及特徵化之前乾燥。
對於藉由一自動化4點探針片電阻映射工具測量 之點,包括具有0重量%之抗壞血酸的對照樣品之所有組成物顯示片電阻從處理前之約100OPS增加至於以抑制滲漏組成物處理後之超過約800,000OPS。
經處理之膜的光學及掃瞄式電子顯微術分析顯 示下列觀察:
範例12
由約5重量%之雙(六伸甲基)三胺、約0.1重量% 之硝酸銀,及去離子水組成之一抑制滲漏組成物被吸入一玻璃瓶內,且於室溫平衡。然後,約1”x 1”平方之由嵌入於一PET底層上之一PMMA頂層內之銀奈米線組成的膜被置於玻璃瓶內。玻璃對於一烘箱內於約80℃培養約60分鐘,然後,自烘箱移除。然後,膜自玻璃瓶移除,以去離子水沖洗,乾燥,測量,及分析。相較於無硝酸銀之一對照樣品,此膜之片電阻增加,且於此膜上之銀再沉積可被增加。
範例13
由約100重量%之雙(六伸甲基)三胺所組成之一 抑制滲漏組成物被置於由嵌入於一PET底層上之一PMMA頂層內之銀奈米線所組成之一膜上。雙(六伸甲基)三胺粉末被散置及擴散於此膜表面之一部份上。然後,此膜置於約80℃之烘箱內約60分鐘。雙(六伸甲基)三胺被觀察到熔融。 自烘箱移除後,膜於去離子水中清洗以移除過量之雙(六伸甲基)三胺。光學顯微術及片電阻測量證實經處理之膜部份(及附近部份,由於雙(六伸甲基)三胺揮發)的片電阻顯著增加,且銀奈米線被切斷。某些銀出現以奈米顆粒再沉積於膜上。
熟習此項技藝之實施者會發現會於在2012年8月 24日申請之美國專利申請案第13/594,758號案(於2013年3月7日以US 2013/0056244公開)中發現實施某些實施例之一些有用指導,此案在此被完整併入以供參考之用。
雖然本揭露已參考其特別實施例作說明,但熟習此項技藝者需瞭解在未偏離以所附申請專利範圍界定之本揭露的真正精神及範圍,各種變化可被進行且等化物可被取代。此外,許多修改可被進行以使一特別情況、材料、物料組成物、方法,或程序適於本揭露之目的、精神及範圍。所有此等修改係被預期於此處所附之申請專利範圍的範圍內。特別地,雖然此處揭露之方法已參考以一特別順序實施之特別操作說明,但需瞭解於未偏離本揭露之教示,此等操作可被組合、再細分,或再排序形成一等化方 法。因此,除非此處特別指示外,此等操作之順序及群組並不限於本揭露。
120‧‧‧透明導體
130‧‧‧奈米線
132‧‧‧基材
134‧‧‧上嵌入表面
138‧‧‧嵌入區

Claims (28)

  1. 一種圖案化透明導體之製造方法,包含:提供一透明導體,其含有由一金屬形成之奈米線;及使一抑制滲漏組成物施用至該透明導體之一部份,以部份降解包含於該部份內之奈米線,其中,該抑制滲漏組成物包含用於該金屬之一錯合劑。
  2. 如請求項1之製造方法,其中,施用該抑制滲漏組成物包括使該抑制滲漏組成物印刷於該透明導體上。
  3. 如請求項2之製造方法,其中,印刷該抑制滲漏組成物係經由網版印刷、凹版印刷,或噴墨印刷。
  4. 如請求項1之製造方法,其中,施用該抑制滲漏組成物包括使一遮罩施用於該透明導體上,及使該抑制滲漏組成物經由該遮罩之一開口施用於該部份。
  5. 如請求項1之製造方法,其中,包含於該部份內之至少一奈米線係於沿著該奈米線之一長度的一或多個位置處被切斷。
  6. 如請求項1之製造方法,其中,該錯合劑係一種胺或一種多胺。
  7. 如請求項1之製造方法,其中,該錯合劑係選自氨、雙(六伸甲基)三胺、乙二胺、二伸乙基三胺、辛胺、癸胺、三伸乙基四胺、N-甲基乙二胺、N,N’-二甲基乙二胺、N,N,N’-三甲基乙二胺、N,N’-二異丙基乙二胺、四乙基戊胺、聚乙烯亞胺、離胺酸、乙醇胺鹽酸鹽、乙內醯尿, 及硫脲。
  8. 如請求項1之製造方法,其中,該錯合劑係一經胺化之聚合物。
  9. 如請求項1之製造方法,其中,該錯合劑係選自鹵化物類、硫化物類、硫氰酸鹽類、多硫化物類,及硫代硫酸鹽類。
  10. 如請求項1之製造方法,其中,該抑制滲漏組成物進一步含有用於該金屬之一還原劑。
  11. 如請求項1之製造方法,進一步包含藉由熱處理使該抑制滲漏組成物活化。
  12. 一種用於施用於由一金屬形成的導電結構之抑制滲漏組成物,包含:一用於該金屬之一錯合劑;一聚合物結合劑;及一溶劑,其中,該錯合劑具有化學式: 其中,R1、R2、R3,及S係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,L係選自伸烷基基團、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團、聚(環氧 烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,A及B係獨立地選自氮、磷、砷、銻,及鉍,且n係0之整數,且其中,對於n>1:n個單元之不同者中之L可為相同或不同,且係獨立地選自伸烷基基團、伸烯基基團、伸炔基基團、伸芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,於n個單元之不同者中的S可為相同或不同,且係獨立地選自氫陰離子基團、烷基基團、烯基基團、炔基基團、芳基基團、聚(環氧烷)基團、矽氧烷基團,及聚矽氧烷基團,且於n個單元之不同者中之B可為相同或不同,且係獨立地選自氮、磷、砷、銻,及鉍。
  13. 如請求項12之抑制滲漏組成物,其中,A及B之至少一者係氮。
  14. 如請求項12之抑制滲漏組成物,其中,該錯合劑係選自氨、雙(六伸甲基)三胺、乙二胺、二伸乙基三胺、辛胺、癸胺、三伸乙基四胺、N-甲基乙二胺、N,N’-二甲基乙二胺、N,N,N’-三甲基乙二胺、N,N’-二異丙基乙二胺、四乙基戊胺,及聚乙烯亞胺。
  15. 如請求項12之抑制滲漏組成物,其中,該錯合劑具有至少100℃之沸點。
  16. 如請求項12之抑制滲漏組成物,其中,該溶劑係水,且該聚合物結合劑係一水溶性聚合物結合劑。
  17. 如請求項12之抑制滲漏組成物,其中,該抑制滲漏組成 物係無用於該金屬之一氧化劑。
  18. 一種用於施用於由一金屬形成的導電結構之抑制滲漏組成物,包含:一用於該金屬之錯合劑;一用於該金屬之還原劑;一聚合物結合劑;及一溶劑。
  19. 如請求項18之抑制滲漏組成物,其中,該錯合劑係選自鹵化物類、硫化物類、硫氰酸鹽類,及多硫化物類。
  20. 如請求項18之抑制滲漏組成物,其中,該還原劑係選自硼氫化鈉、檸檬酸鹽類、胺類、多胺類,及醇類。
  21. 如請求項18之抑制滲漏組成物,其中,該溶劑係水,且該聚合物結合劑係一水溶性聚合物結合劑。
  22. 如請求項18之抑制滲漏組成物,進一步包含一界面活性劑、一保濕劑,及一固體填料之至少一者。
  23. 一種圖案化透明導體,包含:一基材;第一導電結構,其係置於該基材之相對應於一較低導電部的一第一區內;及第二導電結構,其係置於該基材之相對應於一較高導電部的一第二區內,其中,該低導電部之片電阻係該較高導電部之片電阻的至少100倍,且其中,於該較低導電部內之該等第一導電結構的一表面 區覆蓋率係少於該較高導電部內之該等第二導電結構的表面區覆蓋率,且係該等第二導電結構的表面區覆蓋率之至少20%。
  24. 如請求項23之圖案化透明導體,其中,該較低導電部中之該等第一導電結構的該表面區覆蓋率係該較高導電部中之該等第二導電結構的該表面區覆蓋率之至少30%。
  25. 如請求項23之圖案化透明導體,其中,該等第一導電結構含有第一金屬奈米線,該等第二導電結構含有第二金屬奈米線,且該等第一金屬奈米線之平均長度係少於該等第二金屬奈米線之平均長度。
  26. 如請求項25之圖案化透明導體,其中,該等第一金屬奈米線之該平均長度係該等第二金屬奈米線之該平均長度之至少1/100。
  27. 如請求項23之圖案化透明導體,其中,於該較低導電部中之該等第一導電結構間之奈米顆粒數量的百分率係大於該較高導電部中之該等第二導電結構間之奈米顆粒數量的百分率。
  28. 如請求項23之圖案化透明導體,其中,相關於550nm之波長,該較高導電部與該較低導電部之濁度值的差係不大於0.4%。
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